Giải Vật Lí 10 Bài 20: Các Dạng Cân Bằng

[toc:ul]

I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT

I. Các dạng cân bằng

Trong thực tế, người ta chia các dạng cân bằng ra làm 3 loại

1. Cân bằng bền
2. Cân bằng không bền
3. Cân bằng phiếm định

a) Cân bằng bền

Cân bằng bền của một vật là khi kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng một chút thì trọng lực có xu hướng kéo vật trở về vị trí cân bằng cũ của nó.

Nguyên nhân: Trọng tâm của vật ở vị trí thấp nhất so với các vị trí lân cận của chính nó.

b) Cân bằng không bền

Cân bằng không bền của một vật là khi kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng một chút thì trọng lực có xu hướng kéo vật ra xa vị trí cân bằng cũ của nó.

Nguyên nhân: Trọng tâm của vật ở vị trí cao nhất so với các vị trí lân cận của chính nó.

c) Cân bằng phiếm định

Cân bằng phiếm định của một vật là khi kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng một chút thì trọng lực có xu hướng giữ yên ở vị trí cân bằng mới của nó.

Nguyên nhân: Trọng tâm của vật không thay đổi vị trí.

II. Cân bằng của một vật có mặt chân đế

Mặt chân đế: Là hình đa giác lồi nhỏ nhất bao bọc tất các diện tích tiếp xúc.

Chú ý: Có một số vật mặt chân đế chính là mặt đáy của vật.

Điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế: là giá của trọng lực phải xuyên qua mặt chân đế (hay là trọng tâm “rơi” trên mặt chân đế).

Mức vững vàng của cân bằng được xác định bởi độ cao của trọng tâm và diện tích của mặt chân đế.

II. GIẢI BÀI TẬP

Giải câu 1: Thế nào là cân bằng bền, không bền...

Thế nào là cân bằng bền, không bền, phiếm định?

Bài giải:

a) Cân bằng bền

Cân bằng bền của một vật là khi kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng một chút thì trọng lực có xu hướng kéo vật trở về vị trí cân bằng cũ của nó.

b) Cân bằng không bền

Cân bằng không bền của một vật là khi kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng một chút thì trọng lực có xu hướng kéo vật ra xa vị trí cân bằng cũ của nó.

c) Cân bằng phiếm định

Cân bằng phiếm định của một vật là khi kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng một chút thì trọng lực có xu hướng giữ yên ở vị trí cân bằng mới của nó.

Giải câu 2: Vị trí trọng tâm có vai trò gì đối với...

Vị trí trọng tâm có vai trò gì đối với mỗi dạng cân bằng?

Bài giải:

Cân bằng bền: Trọng tâm ở vị trí thấp nhất so với vị trí lân cận của chính nó

Cân bằng không bền: Trọng tâm ở vị trí cao nhất so với vị trí lân cận của chính nó

Cân bằng phiếm định: Trọng tâm của vật không thay đổi vị trí.

Giải câu 3: Điều kiện cân bằng của một vật có...

Điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế là gì?

Bài giải:

Điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế: là giá của trọng lực phải xuyên qua mặt chân đế (hay là trọng tâm “rơi” trên mặt chân đế)

Giải câu 4: Hãy chỉ rõ dạng cân bằng của:...

Hãy chỉ rõ dạng cân bằng của:

a) Nghệ sĩ xiếc đang đứng trên dây;

b) Cái bút chì được cắm vào con dao nhíp;

c) Quả cầu đồng chất trên một mặt có dạng như Hình 20.9.

Bài giải:

a) Cân bằng của nghệ sĩ xiếc là cân bằng không bền vì khi trọng tâm của nghệ sĩ xiếc bị lệch khỏi vị trí cân bằng, nó sẽ không trở về vị trí cũ nữa

b) Cân bằng của cái bút chì được cắm vào con dao díp là cân bằng không bền vì khi trọng tâm của hệ trên lệch khỏi vị trí cân bằng thì nói không trở về vị trí cũ nữa.

c) Cân bằng của quả cầu đồng chất trên mặt phẳng

Quả cầu bên trái: Cân bằng phiếm định (Trọng tâm không thay đổi vị trí)

Quả cầu ở giữa: Cân bằng không bền (Trọng tậm ở vị trí cao nhất so với các vị trí lân cận)

Quả cầu bên trái: Cân bằng bền (Trọng tâm ở vị trí thấp nhất so với các vị trí lân cận).

Giải câu 5: Người ta đã làm như thế nào để thực...

Người ta đã làm như thế nào để thực hiện được mức vững vàng cao của trạng thái cân bằng ở những vật sau đây?

a) Đèn để bàn.

b) Đèn cần cẩu.

c) Ô tô đua.

Bài giải:

Mức vững vàng của một vật phụ thuộc vào:

1. Độ cao của trọng tâm
2. Diện tích mặt chân đế.

Vì vậy, để tăng mức vững vàng đối với mỗi vật, người ta cần:

1. Tăng diện tích mặt chân đế;
2. Hạ thấp trọng tâm của vật

a) Tăng diện tích đế đèn và tăng khối lượng của đế đèn

b) Tăng khối lượng của thân xe và tăng diện tích mặt chân đế.

c) Hạ thấp trọng tâm của ô tô đua và tăng diện tích mặt chân đế.

Giải câu 6: Một xe tải lần lượt chở các vật liệu...

Một xe tải lần lượt chở các vật liệu sau với khối lượng bằng nhau: thép đá, lá gỗ và vải. Trong trường hợp nào thì xe khó bị đổ nhất? dễ bị đổ nhất?

Bài giải:

Trong các trường hợp trên, xe đều có cùng một khối lượng, vì vậy mức vững vàng của xe chỉ còn phụ thuộc vào vị trí của trọng tâm của cả hệ.

Khi xe chở thép thì vị trí trọng tâm của hệ là thấp nhất, do đó xe khó đổ nhất.

Khi xe chở vải thì vị trí trọng tâm của hệ là cao nhất, do đó xe dễ bị đổ nhất.