Giải thích chi tiết ngẫu lực là gì và bài tập thực hành ngẫu lực (Vật Lý 10)

Lực ngẫu nhiên là một trong những phần kiến ​​thức quan trọng trong chương trình phổ thông nói chung và Vật lý 10 nói riêng. Lực ngẫu nhiên luôn là dạng bài toán khiến học sinh lưỡng lự, lo lắng khi gặp phải trong các bài tập ứng dụng. Biết được điều đó, Nguyễn Tất Thành đã tổng hợp tất cả trong phần giải thích chi tiết về mô-men xoắn là gì và các bài tập luyện mô-men xoắn qua bài viết dưới đây.

Lực là gì?

Lực song song là hệ gồm hai lực song song, ngược chiều, có độ lớn bằng nhau và tác dụng lên cùng một vật.

Bạn đang xem: Giải thích chi tiết ngẫu lực là gì và bài tập thực hành ngẫu lực (Vật Lý 10)

Dưới đây là một số hình ảnh ví dụ về mô-men xoắn:

⇒ Như vậy, khi tác dụng mô men xoắn vào một vật thì chỉ làm cho vật quay chứ không làm vật dịch chuyển.

Tác dụng của mô men xoắn lên vật rắn

Trường hợp vật không có trục quay cố định

Trong trường hợp này, dưới tác dụng của mômen quay, vật sẽ quay quanh trục, đi qua trọng tâm và vuông góc với mặt phẳng chứa mômen quay.

Xu hướng ly tâm của các bộ phận của vật nằm ở hai phía đối diện của trọng tâm triệt tiêu lẫn nhau, do đó trọng tâm sẽ đứng yên. Khi đó lực quay qua trọng tâm sẽ không chịu tác dụng của lực tác dụng.

Trường hợp vật có trục quay cố định

Dưới tác dụng của mô men xoắn, nó sẽ quay xung quanh trục cố định và bị siết chặt đó. Trường hợp trục quay không đi qua trọng tâm thì trọng tâm sẽ quay quanh trục đó. Lúc này vật có xu hướng tác dụng ly tâm nên tác dụng lực lên trục quay.

Vì vậy, khi chế tạo các bộ phận quay của máy, trục quay phải đi qua trọng tâm một cách chính xác nhất có thể.

Công thức tính mô men xoắn

Một lực ngẫu nhiên chỉ tác dụng lực làm cho vật quay chứ không dịch chuyển.

Đối với trục quay vuông góc với mặt phẳng chứa mômen quay thì mô men của mômen quay không phụ thuộc vào vị trí của trục quay.

Qua đó ta có công thức tính mô men xoắn:

Trong đó:

Bình luận:

• Khi d = 0 => M = 0. Nếu giá của lực đi qua tâm quay thì lực không ảnh hưởng đến chuyển động quay.

• Xem thêm : Cách tập nói cho trẻ 3 tuổi chậm nói ba mẹ nên tham khảo

  M = Fd Nếu muốn tăng mô men xoắn ta có thể tăng độ lớn của lực hoặc độ dài của tay đòn.

Xem thêm: Giải thích quy luật lực song song cùng chiều (cực dễ hiểu)

Một số bài tập mô men xoắn (Vật lý lớp 10)

Vì việc học thường đi đôi với thực hành nên Nguyễn Tất Thành đã biên soạn một số bài tập liên quan đến mô-men xoắn từ đơn giản đến nâng cao kèm theo hướng dẫn. Hy vọng những bài tập dưới đây sẽ giúp các bạn nắm bắt kiến ​​thức tốt hơn.

Bài tập số 1: Hãy chứng minh tổng Momen của các lực tác dụng lên mô men xoắn bằng M = Fd

Hướng dẫn giải: Xét mô men xoắn tác dụng lên một vật có trục quay O bất kỳ

Câu 2: Một thiết bị vũ trụ có khối lượng 70kg. Trong trường hợp thiết bị này cất cánh từ Mặt trăng, lực nâng thẳng đứng khỏi bề mặt Mặt trăng do động cơ tác dụng lên thiết bị là 500 N. Gia tốc rơi tự do trên bề mặt Mặt trăng là 1,6m/m2. Hãy xác định:

1. Trọng lượng của thiết bị này trên Mặt trăng là bao nhiêu?

2. Lực nâng tổng hợp của động cơ và lực hấp dẫn của Mặt trăng tác dụng lên thiết bị là bao nhiêu?

3. Tính gia tốc của thiết bị khi cất cánh khỏi bề mặt Mặt Trăng?

Hướng dẫn giải pháp:

1. Trọng lượng của thiết bị này trên Mặt Trăng bằng: P = mg = 70.1.6 = 112 N

2. Ta có lực nâng của động cơ: Fn = 500 N

Lực hấp dẫn của Mặt Trăng tác dụng lên thiết bị: P = 112 N

Vì hai lực này cùng phương và ngược chiều nên tổng lực nâng của động cơ và lực hấp dẫn của Mặt Trăng tác dụng lên thiết bị bằng:

F = Fn – P = 500 -112 = 388 N

3. Xem thêm : Hướng dẫn chi tiết cách xóa logo CapCut khỏi video đăng lên TikTok đơn giản và nhanh chóng

   Gia tốc của thiết bị khi cất cánh từ bề mặt lên Mặt Trăng là:

a = F/m = 388/70 = 5,33 (m/s^2)

Câu 3: Một người có khối lượng 60 kg đi một chiếc xe đạp có khối lượng 20 kg. Khi khởi động, tổng lực tác dụng lên xe đạp là 200 N. Nếu tổng lực tác dụng lên xe đạp không đổi thì tính vận tốc của xe đạp sau 5 giây.

Hướng dẫn giải pháp:

Gia tốc của xe đạp là:

a = F/m = 200/(60 + 20) = 2,5 (m/s)

Vận tốc của xe đạp sau 5 giây là:

v = v0 + at = 0 + 2,5,5 = 12,5 (m/s)

Ngoài ra, các bạn cũng có thể luyện tập một số chuyên đề nâng cao dưới đây.

Câu 1: Một quả bóng đồng chất có khối lượng 6kg được treo vào một bức tường thẳng đứng bằng một sợi dây. Dây được làm với góc tường α. Bỏ qua ma sát khi quả bóng tiếp xúc với tường. Lấy g = 10 m/s^2. Khi đó lực căng của sợi dây có độ lớn khoảng 403. Hãy xác định góc α.

Câu 2: Một vật rắn phẳng, mỏng có dạng tam giác đều ABC. Mỗi cạnh của tam giác này là a = 10cm. Người ta tác dụng một mômen quay nằm trong mặt phẳng của tam giác. Biết rằng các lực vuông góc với cạnh AC có độ lớn là 10 N và tác dụng lên hai đỉnh A và B. Tính mômen của mômen quay.

Câu 3: Một quả cầu nhựa có trọng lượng 40N được treo vào một bức tường thẳng đứng bằng một sợi dây hợp với mặt tường một góc 45. Bỏ qua ma sát khi tiếp xúc giữa quả bóng và tường. Vậy hãy tính phản lực mà bức tường tác dụng lên quả bóng là bao nhiêu?

Câu 4: Một vật rắn phẳng, mỏng có dạng tam giác đều ABC, mỗi cạnh a = 20 cm. Người ta sử dụng nó lên một vật có mô men xoắn nằm trong mặt phẳng của tam giác. Các lực có độ lớn 8 N và tác dụng vào hai góc A và B. Hãy tính mômen của mômen quay trong các trường hợp sau:

1. Các lực vuông góc với AB

2. Các lực vuông góc với AC

3. Lực song song với AC

Trên đây là tổng hợp các kiến ​​thức và bài tập liên quan đến mô men xoắn mà Nguyễn Tất Thành đã biên soạn. Hy vọng những chia sẻ trên sẽ giúp các bạn có thêm nền tảng để hoàn thành tốt các bài tập trên lớp. Hãy theo dõi danh sách kiến ​​thức cơ bản để cập nhật thật nhiều kiến ​​thức không chỉ liên quan đến Vật Lý mà còn nhiều môn học khác nhé. Nếu thấy bài viết hay thì bạn cũng có thể nhấn vào nút chia sẻ bên dưới để nhiều người biết đến Nguyễn Tất Thành hơn.

Nguồn: https://truongnguyentatthanh.edu.vn
Danh mục: Giáo dục