Chương III: Momen Lực Là Gì? Ngẫu Lực Là Gì? Quy Tắc Momen Lực

Chương III: Momen lực là gì? ngẫu lực là gì?

Chương III: Bài tập cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của các lực không song song

Momen lực là đại lượng vật lý đặc trưng cho tác dụng làm vật quay quanh trục cố định của lực, Momen lực tỉ lệ thuận với tích độ lớn của lực và khoảng cách từ giá của lực đến trục quay.

Chương III: Momen lực là gì? ngẫu lực là gì?

1/ Momen lực đối với vật rắn có trục quay cố định Thí nghiệm vật lý 1: Bố trí thí nghiệm mô phỏng kiểm chứng như hình minh họa dưới Thanh nằm ngang có thể quay quanh một trục cố định được giữ cân bằng bởi hai giá đỡ. Tiến hành thí nghiệm: Tại vị trí số 8 để một vật khối lượng 5kg sau đó tháo giá đỡ nằm ngang ta thấy thanh sẽ quay quanh trục cố định xuống dưới. Thay vật nặng 5kg bằng vật nặng 20kg sau đó tháo giá đỡ thanh cũng quay quanh trục cố định xuống dưới tuy nhiên tốc độ quay nhanh hơn. Kết luận 1: tại cùng một vị trí tác dụng lực vào vật rắn, tác dụng làm quay của lực tỉ lệ thuận với độ lớn của lực. Thí nghiệm vật lý 2: Giữ nguyên khối lượng của vật nặng 20kg thay đổi vị trí đặt vật nặng sau đó tháo giá đỡ, ta nhận thấy vị trí lực tác dụng càng gần tâm quay thì tốc độ quay của vật rắn càng giảm =>

Lực tác dụng càng gần tâm quay thì tác dụng làm quay càng giảm​

kết luận 2: với cùng một lực tác dụng, tác dụng làm quay của lực tỉ lệ thuận với khoảng cách từ tâm quay đến giá của lực. Xem thêm video thí nghiệm momen lực bằng nhiều thí nghiệm kiểm chứng tương tự trong thực tế người ta đưa ra định nghĩa về momen lực

Momen lực đối với trục quay là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực, được do bằng tích độ lớn của lực với cánh tay đòn Biểu thức Momen lực

M=F.d​

trong đó:

• M: momen lực (N.m)
• F: lực tác dụng (N)
• d: là khoảng cách từ tâm quay đến giá của lực F gọi là cánh tay đòn của lực F

nhận xét: – khi d = 0 => M=0 => nếu giá của lực đi qua tâm quay thì lực không có tác dụng làm quay. – M = F.d => muốn tăng momen lực ta có thể tăng độ lớn của lực hoặc độ dài của cánh tay đòn.

Ứng dụng momen lực trong thực tế: Người ta thường bố trí tay nắm cửa cách xa bản lền (trục quay của cánh cửa) nhằm tăng momen lực (tăng tác dụng làm quay của lực giúp ta có thể mở cửa dễ dàng hơn) Trong kỹ thuật, người ta chế tạo ra các loại cờ lê phù hợp với các loại ốc khác nhau, cờ lê có cánh tay đòn d càng lớn sẽ mở được những loại ốc siết chặt hơn vì với cùng một lực cánh tay đòn càng lớn thì momen lực càng lớn (tác dụng làm quay càng lớn)

Lực không đổi, tăng độ dài cánh tay đòn làm tăng momen lực khiến tác dụng làm quay mạnh lên 3/ Điều kiện cân bằng của vật rắn có trục quay cố định, quy tắc momen lực Thí nghiệm vật lý 3: bố trí thí nghiệm như hình vẽ

Một lực nhỏ có thể giữ cân bằng với một lực lớn tùy vào vị trí đặt lực​

các lực tác dụng làm thanh ngang quay theo chiều kim đồng hồ bằng tổng các lực tác dụng làm thanh ngang quay theo chiều ngược lại nhờ đó mà thanh ngang nằm cân bằng. Áp dụng quy tắc hợp lực song song cùng chiều ta xác định được hợp lực trong trường hợp này đi qua trục quay nên vật rắn sẽ không quay. Mặt khác ta có tổng momen của các lực bên trái đúng bằng tổng momen của các lực bên phải, bằng nhiều thí nghiệm kiểm chứng người ta rút ra được kết luận:

Điều kiện cân bằng của vật rắn có trục quay cố định (còn gọi là quy tắc momen) Vật rắn có trục quay cố định nằm cân bằng khi tổng momen lực làm vật quay theo chiều kim đồng hồ bằng tổng momen lực có tác dụng làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ.

4/ Ngẫu lực: hình minh họa về ngẫu lực gồm hệ hai lực F1=F2 song song ngược chiều cùng tác dụng vào một vật

Ngẫu lực là hệ hai lực song song ngược chiều cùng độ lớn tác dụng vào một vật.

Đối với vật rắn ngẫu lực làm vật rắn quay quanh trục đi qua trọng tâm của vật rắn.​

Đối với vật rắn có trục quay cố định, nếu trục quay không trùng với trục đi qua trọng tâm của vật rắn, momen của ngẫu lực sẽ làm cho vật bị rung lắc vì vậy trong chế tạo máy người ta thường làm các động cơ quay tròn và có tâm đối xứng trùng với trục quay của vật rắn. 5/ Momen của ngẫu lực:

M=F1d1 + F2d2=F(d1 + d2)=F.d​

Trong đó

• M: momen của ngẫu lực (N.m)
• F: lực tác dụng
• d: cánh tay đòn của ngẫu lực.

Chuyên mục: Lý thuyết Vật Lý Lớp 10

Thảo luận cho bài: Chương III: Momen lực là gì? ngẫu lực là gì? Quy tắc momen lực

Bài viết cùng chuyên mục

• Chương VIII: Tại sao tủ lạnh lại có thể làm lạnh? (Đọc thêm)

• Chương VIII: Động cơ nhiệt, động cơ đốt trong 4 kỳ, 2 kỳ chạy xăng và Diesel (Đọc thêm)

• Chương VIII: Các nguyên lý nhiệt động lực học, Động cơ nhiệt.

• Chương VIII: Nội năng là gì? sự biến thiên nội năng, cơ sở nhiệt động lực học

• Chương VII: Lửa là gì? tại sao khi cháy lửa có màu xanh? hình dạng của ngọn lửa (Đọc thêm)

• Chương VII: nhiệt giai là gì? các thang đo nhiệt độ thường gặp và cách chuyển đổi (Đọc thêm)

• Chương VII: Anders Celsius nhà vật lý thiên văn tạo ra thang nhiệt giai bách phân (Đọc thêm)

• Chương VII: Các trạng thái của vật chất, sự chuyển thể (Đọc thêm)