BÀI 17
CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT
CHỊU TÁC DỤNG CỦA HAI LỰC VÀ
CỦA BA LỰC KHÔNG SONG SONG
CHỦ ĐỀ :
CÂN BẰNG VÀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN
I. CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CHỊU TÁC DỤNG CỦA HAI LỰC
1. Thí nghiệm:
Khi P1 = P2 ;hay độ lớn F1 = F2
2. Điều kiện cân bằng
Muốn cho một vật chịu tác dụng của 2 lực ở trạng thái
cân bằng thì 2 lực đó phải cùng giá, cùng độ lớn
và ngược chiều.
Trọng tâm của các vật phẳng, mỏng và có dạng hình học đối xứng nằm ở tâm đối xứng của vật.
G
G
G
G
3. Cách xác định trọng tâm của một vật phẳng,
mỏng bằng phương pháp thực nghiệm
A
B
3. Cách xác định trọng tâm của một vật phẳng mỏng bằng thực nghiệm
B1: Buộc dây vào lỗ nhỏ
A, ở mép của vật rồi treo nó
lên. Trọng tâm sẽ nằm trên
đường kéo dài của dây ( đường
AB)
C
3. Cách xác định trọng tâm của một vật phẳng mỏng bằng thực nghiệm :
B2: Sau đó buộc dây vào một
điểm khác C ở mép vật rồi
treo vật lên. Khi ấy trọng tâm
sẽ nằm trên đường kéo dài
của dây ( đường CD)
B3: Vậy trọng tâm G là
giao điểm của hai đường
thẳng AB và CD
3. Cách xác định trọng tâm của một vật phẳng, mỏng
bằng phương pháp thực nghiệm
Em hãy làm như hình vẽ và cho biết trọng tâm của thước nằm ở đâu?
II. CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CHỊU TÁC DỤNG CỦA
BA LỰC KHÔNG SONG SONG
1. Thí nghiệm:
O
G
+ giá của ba lực cùng nằm trong một mặt phẳng
- Vật này cân bằng thì:
O
+ ba giá đồng quy tại một điểm.
2.Quy tắc tổng hợp hai lực có giá đồng quy
Muốn tổng hợp hai lực có giá đồng quy tác dụng lên một vật rắn:
+ trước hết ta phải trượt hai vectơ lực đó trên giá của chúng đến điểm đồng quy.
+ rồi áp dụng quy tắc hình bình hành để tìm hợp lực.
3. Điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của ba lực
không song song:
Điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của ba lực không song song.
- Ba lực đó phải có giá đồng phẳng và đồng quy.
- Hợp lực của hai lực đó phải cân bằng với lực thứ ba.
Ví dụ: Một quả cầu có trọng lượng P = 40N được treo vào tường nhờ 1 sợi dây hợp với mặt tường một góc = 30o . Bỏ qua ma sát ở chỗ tiếp xúc giữa quả cầu và tường. Hãy xác định lực căng của dây và phản lực của tường lên quả cầu.
O
O
300
300
N = P.tan300= 40.tan30o
= 23,1 N
Theo hình ta có:
T= = =
= 46,18 N
TỔNG KẾT
Nêu điều kiện cân bằng của một vật rắn chịu tác dụng
của hai lực?
2.Trọng tâm của vật rắn là gì?
3. Trình bày cách xác định trọng tâm của vật rắn phẳng,
mỏng bằng thực nghiệm.
4. Nêu quy tắc tổng hợp hai lực đồng quy?
5. Điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của ba
lực không song song.
Câu 1: Phát biểu nào sau đây là SAI khi nói về
trọng tâm của một vật rắn
A. Có thể trùng với tâm đối xứng của vật
B. Phải là một điểm trên vật
C. Có thể ở trên trục đối xứng của vật
D. Phụ thuộc sự phân bố khối lượng của vật
Câu 2: Phát biểu nào sau đây chưa đúng?
Vật nằm cân bằng dưới tác dụng của hai lực thì hai lực này cùng giá, cùng chiều và có độ lớn bằng nhau.
B. Vật nằm cân bằng dưới tác dụng của hai lực thì hai lực này cùng giá, ngược chiều và cùng độ lớn.
C. Trọng tâm của bản kim loại hình chữ nhật nằm tại
tâm (giao điểm hai đường chéo) của hình chữ nhật đó.
D. Vật treo vào dây nằm cân bằng thì dây treo có
phương thẳng đứng và đi qua trọng tâm G của vật.
BÀI 18:
CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH.
MOMEN LỰC
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 (hay quy tắc momen lực)
Kể tên vật rắn có trục quay?
Quan sát chuyển động của đu quay
Nếu chỉ có lực F1 ,thì đĩa chuyển động ra sao?
F1
THÍ NGHIỆM


Nếu chỉ chịu tác dụng
của lực F1 thì
đĩa quay
cùng chiều
dương
đã chọn


+
+
Nếu chỉ có lực F2, tác dụng thì đĩa chuyển động như thế nào?
F2
Nếu chỉ có lực F2 tác dụng thì đĩa quay ngược chiều dương
đã chọn.
-
Tác dụng làm quay của lực F1 cân bằng với tác dụng làm quay của lực F2




Tác dụng vào đĩa hai lực F1 và F2 thì hiện tượng gì xảy ra?

Đĩa cân bằng.
2. Momen lực
Momen lực đối với một trục quay là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực.
M = F.d
F: lực tác dụng (N)
d: cánh tay đòn, là khoảng cách từ trục quay đến giá của lực (m)
M: momen lực (N.m)
F1
F2
d1
O
d2
Khi vật cân bằng do tác dụng đồng thời của F1và F2
So sánh F1 với F2 ?

So sánh d2 với d1 ?
So sánh F1d1 với F2d2 ?
F1d1 = F2d2
II. Điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định. (Quy tắc mô men lực)
1. Quy tắc:
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.
d2
d1
0
F1
F2
2) Chú ý:
- Quy tắc momen lực còn được áp dụng cho cả trường hợp một vật không có trục quay cố định.
d2
d1
0
F1d1 = F2d2 hay M1 = M2
Trục quay
Tạm thời
Thôi tác dụng vectơ lực F2 vào cán, vật chuyển động như thế nào?
Viết quy tắc momen lực khi búa cân bằng?
Xác định trục quay tạm thời?
Điểm tựa
Xác định trục quay tạm thời?
Xác định trục quay tạm thời?
Câu hỏi: “Hãy cho tôi một điểm tựa, tôi sẽ nhấc bổng trái đất lên”. Đó là câu nói nổi tiếng của nhà bác học vĩ đại của Hy Lạp cổ.
Ông là ai?
Ông Acsimet
Câu hỏi: Biểu thức momen lực đối với một trục quay là
A. M = F.d
B. M = F/d
C.
D. F1.d1=F2.d2
Câu hỏi: Chọn đáp án đúng.
Cánh tay đòn của lực là
A. khoảng cách từ trục quay đến vật.
B. khoảng cách từ trục quay đến điểm đặt của lực.
C. khoảng cách từ vật đến giá của lực.
D. khoảng cách từ trục quay đến giá của lực.
D. Dùng được cho cả vật rắn có trục cố định và không cố định.
Câu hỏi: Nhận xét nào sau đây là đúng.
Quy tắc momen lực:
A. Chỉ được dùng cho vật rắn có trục cố định.
B. Chỉ được dùng cho vật rắn không có trục cố định.
C. Không dùng cho vật nào cả.



Câu hỏi: Điền từ cho sẵn dưới đây vào chỗ trống.
“Muốn cho một vật có trục quay cố định ở trạng thái cân bằng, thì tổng ... có xu hướng làm vật quay theo chiều kim đồng hồ phải bằng tổng các ... có xu hướng làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ.
A. trọng lực.
B. hợp lực.
C. momen lực.
D. phản lực.
D. tác dụng nén của lực.
Câu hỏi: Chọn đáp án đúng.
Mômen của một lực đối với một trục quay là đại lượng đặc trưng cho
A. tác dụng kéo của lực.
B. tác dụng làm quay của lực.
C. tác dụng uốn của lực.
Câu hỏi: Giá của lực như hình có đặc điểm gì để làm quay vật?
A. Không cắt trục quay.
B. Cắt trục quay
C.song song với trục
D. B và C đều đúng
38
CÁC DẠNG CÂN BẰNG
CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ MẶT CHÂN ĐẾ
BÀI 20.
Hãy quan sát các hình ảnh sau?
BT
Những hình ảnh trên, gợi cho chúng ta nghĩ đến trạng thái gì của vật?
BT
Nếu ta tác dụng 1 lực nhỏ vào vật, cho nó lệch ra khỏi vị trí cân bằng, thì hiện tượng xảy ra với vật có giống nhau không?
Vì hiện tượng diễn ra không giống nhau, nên các vị trí cân bằng này khác nhau về tính chất.
Ta nói vật có 3 dạng cân bằng khác nhau.
43
I. CÁC DẠNG CÂN BẰNG
1. Cân bằng không bền
- Một vật bị lệch khỏi vị trí cân bằng không thể tự trở về vị trí đó được.Ta nói vật ở trạng thái cân bằng không bền.
- Khi vật ở trạng thái cân bằng không bền thì trọng tâm của vật ở vị trí cao nhất so với các vị trí lân cận.
44
Trọng tâm của vật
Nguyên nhân gây ra trạng thái cân bằng không bền là do trọng tâm của vật
45
I. CÁC DẠNG CÂN BẰNG
Hãy quan sát hình !
2. Cân bằng bền
Vị trí cân bằng
VTCB
Thế nào là cân bằng bền?
2. Cân bằng bền
Khi vật lệch ra khỏi vị trí cân bằng mà nó có thể tự trở lại vị trí cân bằng ban đầu thì người ta nói vật ở trạng thái cân bằng bền.
Khi vật ở trạng thái cân bằng bền thì trọng tâm của vật ở vị trí thấp nhất so với các vị trí lân cận
47
2.Cân bằng bền:
Trọng lực tạo ra mômen lực có xu hướng đưa vật về vị trí cân bằng.
Em có nhận xét gì về trọng tâm của vật rắn ở dạng cân bằng bền?
Trọng tâm của vật ở vị trí thấp nhất so với trục quay
Hãy quan sát mô hình
48
3. Cân bằng phiếm định
Khi vật lệch ra khỏi VTCB, nó có xu hướng ở vị trí cân bằng mới giống như ban đầu thì người ta gọi là cân bằng phiếm định.
Khi vật ở trạng thái cân bằng phiếm định thì trọng tâm của vật ở vị trí không đổi hoặc ở một độ cao không đổi
49
Khi lệch khỏi VTCB trọng lực không gây ra mômen vật lại cân bằng ở vị trí mới.
Nguyên nhân
Vị trí của trọng tâm không thay đổi
hoặc ở một độ cao không đổi
50
TỔNG KẾT
Các dạng cân bằng:
Cân bằng phiếm định
Cân bằng không bền
Cân bằng bền
51
Các em có biết tại sao không lật đổ được con lật đật không?
52
Bây giờ em đã trả lời được câu hỏi? Vì sao con lật đật không bao giờ bị lật đổ được?
Trả lời: Vì trọng tâm của nó ở rất thấp (có đổ chì ở đáy con lật đật). Vậy nó ở trạng thái cân bằng bền. Cho nên nó không bao giờ bị lật đổ.
53
Trả lời: Khi ghe chở trấu dễ bị lật hơn vì cùng khối lượng nên trấu cồng kềnh hơn lúa (khối lượng riêng của lúa lớn hơn khối lượng riêng của trấu). Do vậy, trọng tâm của ghe khi chở trấu cao hơn trọng tâm của ghe khi chở lúa nên ghe chở trấu dễ bị lật hơn.
54
II. CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ MẶT CHÂN ĐẾ
1. Mặt chân đế là gì?
Bài 20. CÁC DẠNG CÂN BẰNG
CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ MẶT CHÂN ĐẾ
Mặt chân đế là mặt đáy của vật hay là hình đa giác lồi nhỏ nhất bao bọc tất cả các diện tích tiếp xúc của vật.
Muốn cho một vật có mặt chân đế cân bằng thì 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.
Muốn tăng mức vững vàng của vật có mặt chân đế thì hạ thấp trọng tâm và tăng diện tích mặt chân đế của vật.
57
A. Cân bằng bền.
B. Cân bằng không bền.
D. Không thuộc dạng cân bằng nào cả.
C. Cân bằng phiến định.
B
Câu 1: Dạng cân bằng của nghệ sĩ xiếc đang đứng trên dây là:
CỦNG CỐ:
58
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 2: Điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế là giá của trọng lực
CỦNG CỐ:
59
A. độ cao của trọng tâm.
B. diện tích của mặt chân đế.
D. độ cao của trọng tâm và diện tích của mặt chân đế.
C. giá của trọng lực.
D
Câu 3: Mức vững vàng của cân bằng được xác định bởi
CỦNG CỐ:
60
A. Xe có khối lượng lớn.
B. Xe có mặt chân đế rộng.
D. Xe có mặt chân đế rộng, và khối lượng lớn.
C. Xe có mặt chân đế rộng và trọng tâm thấp.
C
Câu 4: Để tăng mức vững vàng của trạng thái cân bằng đối với xe cần cẩu người ta chế tạo:
CỦNG CỐ: