Hướng dẫn giải Câu 21.8 Bài 21. Moment lực. Cân bằng của vật rắn (trang 37, 38, 39) – SBT Vật lí 10 Kết nối tri thức. Hướng dẫn: Áp dụng quy tắc moment lực: M(N) = M(F).
Câu hỏi/Đề bài:
Một thanh OA có khối lượng không đáng kể, chiều dài 30 cm, có thể quay dễ dàng quanh trục nằm ngang O. Gắn vào điểm giữa C một lò xo. Người ta tác dụng vào đầu A một lực F = 20 N hướng thẳng đứng xuống dưới (Hình 21.7). Khi thanh ở trạng thái cân bằng lò xo có phương vuông góc với OA và OA hợp với phương nằm ngang một góc 30°.
a) Xác định độ lớn phản lực N của lò xo vào thanh.
b) Tính độ cứng k của lò xo, biết lò xo bị nén lại 10 cm so với ban đầu.
Hướng dẫn:
a) Áp dụng quy tắc moment lực: M(N) = M(F)
Trong đó biểu thức moment lực: M = Fd.
b) Áp dụng định luật Húc: Fđh = k.∆l.
Lời giải:
a) Ta có: OA = 30 cm; OC = \(\frac{{OA}}{2}\)= 15 cm; F = 20 N; α = 30o
=> OH = OA.cosα = 30.cos30o = \(15\sqrt 3 \) cm.
Thanh OA là vật rắn có trục quay (O) cân bằng dưới tác dụng của hai lực có momen lực \(\overrightarrow F \)có tay đòn OH; phản lực \(\overrightarrow N \)có tay đòn OC.
Áp dụng quy tắc momen ta có:
N.OC = F.OH => N = \(\frac{{F.OH}}{{OC}}\)= \(\frac{{20.15\sqrt 3 }}{{15}}\)= \(20\sqrt 3 \) ≈ 34,6 N.
b) Theo định luật III Newton ta có: Fdh = N = \(20\sqrt 3 \).
Áp dụng định luật Húc: Fđh = k.∆l
=> k = \(\frac{N}{{\Delta l}}\)= \(\frac{{20\sqrt 3 }}{{0,1}}\) ≈ 346 N/m.