TÓM TẮT CHƯƠNG 3

CÂN BẰNG
VÀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN
Các nội dung cơ bản
I-Cân bằng của vật chịu tác dụng của 2 lực, 3 lực
II- Cân bằng của một vật có trục quay cố định.
III - Hợp lực các lực song song cùng chiều. Ngẫu lực.
IV - Các dạng cân bằng của vật rắn
V - Chuyển động tịnh tiến của vật rắn
Chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định
1- Cân bằng của vật chịu tác dụng của 2 lực
I-Cân bằng của vật chịu tác dụng của 2 lực, 3 lực
 
Chú ý :
- Cân bằng của chất điểm
Có ĐK là 2 lực phải cùng điểm đặt.
- Cân bằng vật rắn: Vì lực có thể di chuyển điểm đặt dọc theo giá của lực, nên chỉ cần cùng giá.

 
Một vật (chất điểm)nằm yên trên mặt bàn
nằm ngang.
Trong không gian hẹp thì nghiên cứu nó dưới dạng vật rắn (vật có kích thước).
 
Giải thích cách xác định trọng tâm của vật rắn
-Trọng tâm của vật là điểm đặt của
trọng lực tác dụng lên vật.
- Suy ra cách tìm trọng tâm của vật:
móc vào 2 điểm khác nhau của
vật và lần lượt treo vật.
- Vì phương thẳng đứng của dây
treo ở mỗi lần đều qua trọng tâm.
- Giao điểm của 2 đường
là trọng tâm của vật.
Xác định trọng tâm của vật có hình dạng bất kỳ
Trọng tâm của vật có hình dạng đối xứng
2. Cân bằng của một vật chịu tác dụng của ba lực không song song:
 
Phương pháp giải Bài tập
Cân bằng vật chịu tác dụng của 2, 3 lực
1- Vẽ hình
2- Xác định các lực tác dụng lên vật:
+ Trọng lực (Lực hấp dẫn)
+ Lực đàn hồi (Vật tiếp xúc với n vật thì khả năng có n lực đàn hồi)
+ Lực ma sát (Nếu vật đứng yên thì không có lực ma sát)
3- Viết phương trình cân bằng ( ĐL 2 N):
 
4- Căn cứ yêu cầu của đề bài, đi tìm các ẩn số.
m
* Áp dụng điều kiện cân bằng của chất điểm:
Giải
VẬN DỤNG
Vận dụng1 : Một vật nặng có khối lượng m = 200g được treo vào một lò xo. Tính lực đàn hồi của lò xo? Lấy g=10m/s2.
* Về độ lớn: Fđh = P = mg = 0,2.10 = 2N
 
 
* Vẽ hình:
 
Vận dụng 2: Xác định lực ép vào tường của quả cầu khối lượng 15 kg và sức căng của sợi dây. Biết góc lập của dây với phương đứng là 300.
Giải
+ Vẽ lại hình
 
 
 
 
 
 
 
Bài tập 1 Một vật có trọng lượng 60N được giữ yên trên một mặt phẳng nghiêng bởi một sợi dây song song với đường dốc chính (Hình vẽ). Biết α = 300. Lực căng T của dây treo là bao nhiêu?
 
 
Chiếu (*) lên phương mP nghiêng hướng lên  T – F1 = 0
 
Bài tập Tự luận
Chiếu (*) lên phương vuông góc mP nghiêng hướng lên  N – F2 = 0
 
+Đến đây có 2 các tìm độ lớn các lực:
* Cách 1 như bài trước
Bài tập 2
Một vật có trọng lượng P=100N đứng cân bằng nhờ 2 dây OA làm với trần một góc 600 và OB nằm ngang. Độ lớn của lực căng T1 của dây OA và sức căng T2 của dây OB bằng bao nhiêu?
Giải Bài tập 2
 
 
 
 
+ Vẽ hình
 
 
 
O
 
 T = P = 100N

Tác dụng làm quay của lực F1 cân bằng với tác dụng làm quay của lực F2 khi
F1.d1= F2.d2
II- Cân bằng của một vật có trục quay cố định.
Momen 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)
Chuyển động của vật chịu tác dụng của mô men lưc:
+Momen lực đối với một trục quay là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực.
+ Có độ lớn bằng tích của lực tác dụng F với cánh tay đòn d
(Cánh tay đòn là đường ngắn nhất từ giá của lực đến trục quay)
d
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.
F1.d1= F2.d2
Vận dụng:
Cần phải tác dụng lực F theo phương thẳng đứng xuống dưới có độ lớn bao nhiêu ở đầu A để nâng hòn đá nặng 20kg ở đầu B của gậy. Biết AO = 100cm, OB = 20 cm
F.d1= P. d2
 
 
d1
d2
Quy tắc
- Hợp lực của hai lực song song cùng chiều là một lực song song cùng chiều và có độ lớn bằng tổng các độ lớn của hai lực ấy
- Giá của hợp lực chia khoảng cách giữa hai giá của hai lực song song thành những đoạn tỉ lệ nghịch với độ lớn của hai lực ấy
*Hợp lực các lực song song cùng chiều
F1.d1= F2.d2
Cụ thể
Hay
F = F1+ F2
F1.d1= F2.d2
Ví dụ 1:
Cho hai lực song song cùng chiều, cùng tác dụng vào một vật. F1=20N, F2=30N, Hỏi hợp lực của hai lực có độ lớn bằng bao nhiêu?
A. F=25N B. F=10N C. F=15N D.F=50N
Gợi ý:
F = F1 + F2
Ví dụ 2:
Cho hai lực song song cùng chiều, cùng tác dụng vào một vật, với F1=20N, F2=30N, Hợp lực của hai lực cách vị trí đặt lực F1 là 6cm, hỏi lực F2 đặt cách lực F1 là bao nhiêu?
A 4cm B 5cm C 8cm D 10cm
Gợi ý:
d = d1+ d2
Ví dụ 3
Cho lực F = 120N. Nếu tách lực F thành 2 lực song song, cùng chiều F1 và F2 với F1=80N, d1=6cm, thì F2 và d2 có giá trị bằng bao nhiêu ?
A 60N, 8cm B 40N, 12cm
C 40N, 3cm D 60N, 4cm
Nếu tổng hợp 3 lực song song cùng chiều thì ta vận dụng quy tắc này như thế nào?
Câu 1. Một người gánh một thúng cam nặng 300 N và một thúng hoa quả nặng 200 N. Đòn gánh dài 1,5 m. Tính khoảng cách d1, d2 ?


A. 100 (cm); 50 (cm)
B. 40 (cm); 50 (cm)
C. 60 (cm); 90 (cm)
D. 70 (cm); 80 (cm)
LUYỆN TẬP
Gợi ý:
d = d1+ d2
F1.d1= F2.d2
Câu 2. Một tấm ván nặng 24kg được bắc qua một con mương. Trọng tâm của tấm cách điểm tựa A 2,4 m và cách điểm tựa B 1,2 m. Hỏi lực mà tấm ván tác dụng lên điểm tựa A bằng bao nhiêu ? 


C. 70 N
B. 120 N
A. 80N
D. 160 N
Gợi ý:
F= F1.+ F2
F1.d1= F2.d2
III-Ngẫu lực
Định nghĩa:
Ngẫu lực là hệ hai lực song song, ngược chiều, có độ lớn bằng nhau, cùng tác dụng vào một vật.
+ Vặn nắm đấm khóa mở cửa

4-Ngẫu lực
Định nghĩa:
Ngẫu lực là hệ hai lực song song, ngược chiều, có độ lớn bằng nhau, cùng tác dụng vào một vật.
Ví dụ:
+ Vặn vòi nước
+ Vặn đinh vít
Momen của ngẫu lực
M = F1. d1 + F2. d2 = F(d1+d2)
M = F.d
M: Momen ngẫu lực (N.m)
F: Độ lớn mỗi lực (N)
d: cánh tay đòn của ngẫu lực(m)
(là khoảng cách giữa hai giá của hai lực)
Ng?u l?c t�c d?ng v�o v?t s? l�m v?t quay
+ N?u tr?c quay khơng c? d?nh: V?t quay quay quanh tr?ng t�m.
+ N?u tr?c quay c? d?nh v?t quay quanh tr?c quay (tr?c quay khơng qua tr?ng t�m thì g�y h?i)
b. Tác dụng của ngẫu lực
Cân bằng không bền: Vị trí trọng tâm nằm cao hơn trục quay
IV – Các dạng cân bằng của vật rắn
Cân bằng bền: Vị trí trọng tâm nằm thấp hơn trục quay
Cân phiếm định: Vị trí trọng tâm trùng vị trí trục quay
Nguyên nhân vật nằm cân bằng không bền
Trọng lực tác dụng làm vật lệch xa hơn.
Khi bị lệch khỏi vị trí cân bằng:
Ở vị trí cân bằng bền: Trọng tâm thấp nhất.
G
Khi bị lệch khỏi vị trí cân bằng:
 
Trọng lực tác dụng làm vật
trở về vị trí ban đầu.
Nguyên nhân vật nằm cân bằng bền
Trọng tâm ở cân bằng phiếm định trùng trục quay.
Khi vật lệch vị trí ban đầu: Vị trí trọng tâm không thay đổi.
Cân bằng phiếm định
Minh họa các loại cân bằng của vật
Mặt chân đế
Mặt chân đế là hình đa giác lồi nhỏ nhất bao bọc tất cả các diện tích tiếp xúc.
Mặt chân đế của một người đứng trên mặt đất.
Mức vững vàng của vật
Mức vững vàng của vật:
+Trọng tâm thấp
+ Giá của trọng lực đi qua chân đế
35
Vì sao con lật đật không không bị đổ ?
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:
37
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 2: Mức vững vàng của cân bằng được xác định bởi
38
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 3: Để tăng mức vững vàng của trạng thái cân bằng đối với xe cần cẩu người ta chế tạo:
5 - Chuyển động tịnh tiến của vật rắn
Chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định
1. Định nghĩa
- Chuyển động tịnh tiến của vật rắn là chuyển động trong đó đường nối hai điểm bất kì của vật luôn song song với chính nó.
Chuyển động tịnh tiến
Quan sát chuyển động của chiếc đu quay.
Khi đu quay chuyển động, các đoạn thẳng AB, A’B’ và A’’B’’ có luôn song song với nhau.
Nhận xét chuyển động của hai điểm bất kỳ trên than của ô tô?
2. Gia tốc của vật chuyển động tịnh tiến
Vì mọi điểm trên vật chuyển động như nhau nên có thể coi vật như một chất điểm và áp dụng định luật II Niu-tơn cho vật
 
 
1. Đặc điểm của chuyển động quay
- Mọi điểm trên vật rắn quay với cùng tốc độ góc 
- Vật quay đều  = hằng số. Vật quay nhanh dần  tăng dần. Vật quay chậm dần  giảm dần.
* Chuyển động quay của vật rắn
2. Tác dụng của momen lực đối với một vật quay quanh một trục
- Momen lực tác dụng vào một vật quay quanh một trục cố định làm thay đổi tốc độ góc của vật.
Khi hai vật có trọng lượng bằng nhau thì ròng rọc vẫn đứng yên sau khi thả tay.
Khi trọng lượng hai vật khác nhau thì ròng rọc quay khi bỏ tay ra.
Cần thành thạo bài tập 3 dạng
1-Cân bằng của vật chịu tác dụng của 2 lực, 3 lực
2- Cân bằng của một vật có trục quay cố định.
3 - Hợp lực các lực song song cùng chiều
Bài tập 1: Trên giá ABC rất nhẹ treo vật P có trọng lượng 40N. Biết AB = 45cm;  = 450. Lực nén thanh AB và lực kéo thanh BC là bao nhiêu?
Giải BT1:
+ Vẽ hình
+ Lực tác dụng vào vật:
B
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Bài tập 2 : Một xà lan được kéo bởi hai ca nô. Lực kéo của mỗi ca nô bằng 2000 N, hai dây kéo lập với nhau 600. Do dòng nước chảy lên xà lan đứng yên. Hỏi:
a) Lực đẩy của dòng nước lên xà lan.
b) Nếu xà lan chuyển động đều thì lực đẩy của nước lên xà lan là bao nhiêu?
Giải BT2
+Vẽ hình
 
 
 
 
 
Bài tập 3 : Một thanh chắn đường(barie) AB làm bằng thanh đồng chất, tiết diện đều, chiều dài 5m, khối lượng 20 kg có trụ quay cách đầu A 1m. Móc vào đầu B một dây kéo lập với phương cửa thanh khi thanh nằm ngang một góc 300. Hỏi để kéo thanh lên thì lực kéo của dây phải có độ lớn ít nhất bằng bao nhiêu?
Giải BT 3
+ Vẽ hình
+ Các lực tác dụng vào vật:
 
 
 
+ Điều kiện cân bằng của thanh:
 
 
H
 40.0,5+ T.2 = 160.2
 T = 150(N)
 
Bài tập 4 : Ở đầu B của thanh AB nhẹ treo vật nặng 10kg và cách B 5cm móc dây vào O treo thanh lên trần nhà. Bên phía AO của thanh, người ta di chuyển vật nhỏ 0,5 kg dọc theo AO. Tìm vị trí M để vật nhỏ nằm ở đó thanh cân bằng?
d2
F1.d1= F2. d2
 
 OM = 1(m)
Giải BT 4:
+ Vẽ hình