Chủ đề 5

ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN – MÔMEN LỰC.
KIẾN THỨC HỖ TRỢ
KHOẢNG CÁCH
TỪ MỘT ĐIỂM ĐẾN MỘT ĐƯỜNG THẲNG
Định nghĩa:
Khoảng cách từ điểm M đến đường thẳng a là khoảng cách giữa hai điểm M và hình chiếu H của M trên đường thẳng a.
Kí hiệu: d(M,a)=MH
Cách xác định:
M
a
H


“Hãy cho tôi một điểm tựa, tôi sẽ nhấc bổng trái đất”

ACSIMET ( 287 – 216 Trước công nguyên)
II. CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH. MOMEN LỰC
I. CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN CHỊU TÁC DỤNG CỦA 2, 3 LỰC KHÔNG SONG SONG.
Hãy kể tên những vật có trục quay cố định?
1. Cân bằng của một vật có trục quay cố định. Momen lực
a. Thí nghiệm
O
1. Cân bằng của một vật có trục quay cố định. Momen lực
a. Thí nghiệm
TN1. Giữ nguyên vị trí đặt lực, thay đổi độ lớn của lực.
Độ lớn của lực càng lớn, tốc độ quay càng nhanh.
=> 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.
TN2. Thay đổi vị trí đặt lực, giữ nguyên độ lớn của lực.
Lực tác dụng càng gần trục quay thì tốc độ quay của vật rắn càng giảm
=> Với cùng một lực tác dụng, tác dụng làm quay của lực tỉ lệ thuận với khoảng cách từ trục quay đến giá của lực.
1. Cân bằng của một vật có trục quay cố định. Momen lực
a. Thí nghiệm
b. Momen lực
Momen lực đối với một trục quay là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực và được đo bằng tích của lực với khoảng cách từ trục quay đến giá của lực (cánh tay đòn).
M = Fd
Trong đó: M là momen lực (N.m)
F là độ lớn của lực tác dụng (N)
d là khoảng cách từ trục quay đến giá của lực (cánh tay đòn) (m)
Tại sao người ta thường bố trí tay nắm cửa cách xa bản lề (trục quay của cánh cửa)?
Người ta thường bố trí tay nắm cửa cách xa bản lề (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)
M = Fd
Nhận xét:
Muốn tăng momen lực ta có thể tăng độ lớn của lực tác dụng hoặc tăng độ dài của cánh tay đòn.
Khi d=0 => M=0 => nếu giá của lực đi qua tâm quay thì lực không có tác dụng làm quay.
1. Cân bằng của một vật có trục quay cố định. Momen lực
2. Điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định (Quy tắc momen lực)
a. Quy tắc
 
I. Cân bằng của một vật có trục quay cố định. Momen lực
II. Điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định (Quy tắc momen lực)
1. Quy tắc
 
F3
F2
d2
d3
1. Cân bằng của một vật có trục quay cố định. Momen lực
2. Điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định (Quy tắc momen lực)
a. Quy tắc
Muốn cho một vật có trục quay cố định ở trạng thái cân bằng, thì tổng các momen lực có xu hướng làm vật quay theo chiều kim đồng hồ phải bằng tổng các momen lực có xu hướng làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ.
 
1. Cân bằng của một vật có trục quay cố định. Momen lực
2. Điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định (Quy tắc momen lực)
a. Quy tắc
b. Chú ý
d2
d1
0
F1
F2
Quy tắc momen lực còn được áp dụng cho cả trường hợp một vật không có trục quay cố định nếu như trong một tình huống nào đó ở vật xuất hiện trục quay.


“Hãy cho tôi một điểm tựa, tôi sẽ nhấc bổng trái đất”

ACSIMET ( 287 – 216 Trước công nguyên)
LUYỆN TẬP
Bài 1.
Một người dùng búa để nhổ một chiếc đinh (như hình bên). Khi người ấy tác dụng một lực F = 100N vào đầu búa thì đinh bắt đầu chuyển động. Tính lực cản của gỗ tác dụng vào đinh.
Giải
Gọi d1 là cánh tay đòn của lực F, ta có d1= 20cm = 0,2m
Gọi d2 là cánh tay đòn của lực cản của gỗ, ta có d2=2cm=0,02m
Áp dụng quy tắc momen lực, ta có
 
A
B
O
C
P1
P2
Bài 2.
Thanh AB đồng chất tiết diện đều. Mắc vào A vật có trọng lượng P1=10N, mắc vào C vật có trọng lượng P2 =20N sao cho thanh AB cân bằng. Bỏ qua khối lượng của thanh AB và OC=10cm. Tìm đoạn OA?
Trục quay
tạm thời
LUYỆN TẬP
A
B
O
C
P1
P2
Trục quay
tạm thời
P1 = 10 N
P2 = 20 N
OC = 10 cm = 0,1m
OA = ?
 
Bài 3.
Một người nâng một tấm gỗ nặng 30kg dài 1,5m, lực nâng vuông góc với tấm gỗ và giữ cho nó hợp với mặt đất nằm ngang một góc =300. Biết trọng tâm của tấm gỗ cách đầu mà người đó nâng 120cm. Tính lực nâng của người đó.
LUYỆN TẬP
 
KIỂM TRA BÀI CŨ
LÀM VẬT QUAY QUANH TRỤC
KHÔNG LÀM VẬT QUAY QUANH TRỤC
1. Một vật rắn có trục quay cố định khi chịu tác dụng của lực F hoặc F’ như hình. Lực F và F’ có tác dụng gì đối với vật rắn?
2. Một vật rắn có trục quay cố định khi chịu tác dụng đồng thời của hai lực F1 và F2 như hình. Nêu điều kiện để vật rắn cân bằng?
A
III. CÁC DẠNG CÂN BẰNG.
CÂN BẰNG CỦA VẬT CÓ MẶT CHÂN ĐẾ
1. CÁC DẠNG CÂN BẰNG
2. CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ MẶT CHÂN ĐẾ
1. CÁC DẠNG CÂN BẰNG

2
1
4
5
CÂN BẰNG KHÔNG BỀN
3
G
G
G
G
G
2
1
3
CÂN BẰNG BỀN

1. CÁC DẠNG CÂN BẰNG
G
G
G

CÂN BẰNG PHIẾM ĐỊNH
2
1
3
1. CÁC DẠNG CÂN BẰNG
G
C
B
A
Cho biết dạng cân bằng của quả bóng ở vị trí A, B, C trong hình vẽ?
Một số ứng dụng các dạng cân bằng trong đời sống:
Hai ghe chở lúa và chở trấu có khối lượng bằng nhau, nhưng tại sao ghe chở trấu dễ bị lật hơn ghe chở lúa?
a. Mặt chân đế.
2. CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ MẶT CHÂN ĐẾ
Mặt chân đế
D
A
B
C
2. CÂN BẰNG CỦA VẬT CÓ MẶT CHÂN ĐẾ
A
B
A
Hình 1

B
A
A
B
A
Hình 1
C
A
Hình 2
B
2. CÂN BẰNG CỦA VẬT CÓ MẶT CHÂN ĐẾ

A
D
A
B
G
H
B
A
Hình 1
C
A
Hình 2
B
Hình 3
2. CÂN BẰNG CỦA VẬT CÓ MẶT CHÂN ĐẾ

A
D
A
B
G
H
A
Hình 1
C
A
Hình 2
B
Hình 3
A
Hình 4
2. CÂN BẰNG CỦA VẬT CÓ MẶT CHÂN ĐẾ

Tại sao
khối gỗ
lại bị lật đổ?

M
N
D
A
B
G
H
A
Hình 1
C
A
Hình 2
B
Hình 3
A
Hình 4
2. CÂN BẰNG CỦA VẬT CÓ MẶT CHÂN ĐẾ
Mức vững vàng của cân bằng phụ thuộc vào những yếu tố nào?
Khối gỗ ở hình 1 có diện tích mặt chân đế lớn nhất, trọng tâm thấp nên vững vàng nhất.
Khối gỗ cân bằng phải thoả mãn điều kiện gì?
Khối gỗ nào trên đây vững vàng nhất? Vì sao?
M
N
Làm thế nào để một vật trở nên vững vàng hơn?
Hạ thấp
trọng tâm
Tăng diện tích
mặt chân đế
G
G
Các võ sĩ xuống tấn nhằm mục đích gì?
* Các dạng cân bằng.
Những kiến thức cần nắm
* Đặc điểm cuả các dạng cân bằng.
* Điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế
* Mức vững vàng của cân bằng.
CỦNG CỐ, VẬN DỤNG
Câu 1. Xe ô tô nào dễ bị lật đổ nhất? Vì sao?
A
B
C
Vì hàng nặng chất trên nóc xe làm trọng tâm của xe cao, giá của trọng lực xuyên qua gần mép ngoài của mặt chân đế nên xe kém vững vàng, dễ bị lật đổ.
Rất tiếc
Rất tiếc
Chính xác
VẬN DỤNG
Câu 2. Nghệ sĩ xiếc (trong hình bên) đang đứng cân bằng trên dây. Cân bằng này thuộc dạng cân bằng nào?
A. Xe chở thép lá
C. Xe chở bông
B. Xe chở gỗ
Câu 3. Một xe tải lần lượt chở các vật liệu với khối lượng bằng nhau. Trường hợp xe nào khó bị lật đổ nhất?
A. Cân bằng bền
C. Cân bằng phiếm định
B. Cân bằng không bền
D. Xe chở vải


A. phải xuyên qua mặt chân đế.
B. không xuyên qua mặt chân đế.
D. trọng tâm ở ngoài mặt chân đế.
C. nằm ngoài mặt chân đế.
A
Câu 4: Điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế là giá của trọng lực
Tại sao không lật đổ được con lật đật?
VẬN DỤNG
Tại sao tháp nghiêng pisa nghiêng mà vẫn chưa bị đổ?
Tại sao hòn đá chưa bị đổ?
Câu 5.
VẬN DỤNG
Nghệ sĩ xiếc lúc đang đi trên dây có cầm trong tay một cái gậy nặng, dài nhằm mục đích gì?
Tại sao con rùa bị lật ngửa thường không thể tự lật lại được?


Tại sao
khi xuống núi, vận động viên trượt tuyết cần hơi khom mình xuống?




Người ta đã làm thế nào để tăng mức vững vàng của chiếc đèn để bàn, ô tô đua, xe cần cẩu?
HƯỚNG DẪN VỀ NHÀ HỌC BÀI
1. Làm thế nào để tăng mức vững vàng của vật rắn?
2. Xe ô tô chở hàng cần lưu ý những vấn đề gì?
4. Tại sao chân các cột điện, bờ đê, móng nhà… thường làm rộng ra?
3. Tại sao khó đứng cân bằng trên 1 chân?
7. Tự làm những con lật đật ngộ nghĩnh từ các vật có sẵn trong đời sống?
5. Bài tập về nhà: Bài 5, 6 SGK, các bài trong SBT
6. Ôn tập kiến thức về vận tốc góc, định luật II Niu - tơn và mô men lực. Đọc bài mới bài 21.