Giải Câu 21.9 Bài 21. Moment lực. Cân bằng của vật rắn (trang 37, 38, 39) – SBT Vật lí 10 Kết nối tri thức. Gợi ý: Muốn cho một vật có trục quay cố định ở trạng thái cân bằng.
Câu hỏi/Đề bài:
Một cái thước AB = 1,2 m đặt trên mặt bàn nhẵn nằm ngang, có trục quay O cách đầu A một khoảng 80 cm (Hình 21.8). Một lực F1 = 5 N tác dụng lên đầu A theo phương vuông góc với thước và lực thứ hai tác dụng lên đầu B của thước theo phương vuông góc với thước (không vẽ trên hình). Các lực đều nằm trên mặt phẳng nằm ngang. Nếu thước không chuyển động thì lực tác dụng vào đầu B của thước có hướng và độ lớn như thế nào?
Hướng dẫn:
Muốn cho một vật có trục quay cố định ở trạng thái cân bằng, thì tổng các moment lực có xu hướng làm vật quay theo chiều kim đồng hồ phải bằng tổng các moment lực có xu hướng làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ.
Áp dụng quy tắc moment lực: \(\sum {M = 0} \)
Trong đó biểu thức moment lực: M = Fd.
Lời giải:
OA = 80 cm = 0,8 m; OB = AB – OA = 1,2 – 0,8 = 0,4 m.
Muốn cho một vật có trục quay cố định ở trạng thái cân bằng, thì tổng các moment lực có xu hướng làm vật quay theo chiều kim đồng hồ phải bằng tổng các moment lực có xu hướng làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ.
Chọn chiều (+) là chiều kim đồng hồ.
Ta có 2 lực ở 2 bên so với trục quay. Thước không chuyển động nên:
Áp dụng quy tắc moment lực: \(\sum {M = 0} \) => M(\({F_1}\)) = M(\({F_2}\)) => F1.OA = F2.OB
=> F2 = \(\frac{{{F_1}.OA}}{{OB}}\)= \(\frac{{5.0,8}}{{0,4}}\)= 10 N.
Vậy F2 = 10 N, \(\overrightarrow {{F_2}} \)cùng hướng \(\overrightarrow {{F_1}} \)