Câu hỏi: Công thức Momen lực?
Trả lời:
Công thức tính momen lực: M = F.d.
Trong đó:
+ M là momen lực, có đơn vị N.m
+ F là lực, có đơn vị N
+ d là cánh tay đòn của lực [là khoảng cách từ giá của lực đến trục quay], có đơn vị m.
Cùng Top lời giải tìm hiểu chi tiết về Momen lực nhé!
I. Cân bằng của một vật có trục quay cố định - Mômen lực [M]
1. Một vật có trục quay cố định khi tác dụng làm quay của các lực tác dụng lên vật cân bằng lẫn nhau.
2. Mômen lực đối với một trục quay là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực và đo bằng tích của lực với cánh tay đòn của nó:
Ta có: M = F.d
Đơn vị của mômen lực là niutơn mét [N.m]
II. Điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định
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.
Biểu thức: F1.d1= F2.d2hay M1= M2
Trong trường hợp vật chịu nhiều lực tác dụng:
F1.d1+ F2.d2+... = F1’.d1’ + F2’.d2’ + ...
b] Chú ý
Quy tắc momen còn được áp dụng cho cả trường hợp một vật không có trục quay cố định nếu như trong một tình huống cụ thể nào đó ở vật xuất hiện trục quay.
Nếu ta thôi không tác dụng lựcF2→vào cán, thì dưới tác dụng của lựcF1→của tảng đá, chiếc cuốc chim sẽ quay quanh trục quay O đi qua điểm tiếp xúc của cuốc với mặt đất
III. Bài tập ví dụ
Bài tập 1. Thanh kim loại có chiều dàilkhối lượng m đặt trên bàn nhô ra một đoạn bằng 1/4 chiều dài thanh. Tác dụng lực có độ lớn 40N hướng xuống thì đầu kia của thanh kim loại bắt đầu nhô lên, lấy g=10m/s2. Tính khối lượng của thanh kim loại.
Lời giải
Phân tích bài toán
Tâm quay O. Lực F làm vật quay theo chiều kim đồng hồ, trọng lực P làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ.
MF=F.OB; MP=P.OG
AG=BG=2OB => OB=OG=1/4.AB
Giải
áp dụng quy tắc mômen: MF=MP=> F.OB=P.OG=mg.OG
=> m=4 kg.
Bài tập 2. Một thanh AB nặng 30 kg, dài 9 m, trọng tâm tại G biết BG=6 m. Trục quay tại O biết AO=2 m, Người ta phải tác dụng vào đầu B một lực F=100 N xác định khối lượng vật treo vào đầu A để thanh nằm cân bằng. Xác định độ lớn của lực tác dụng vào O. lấy g=10m/s2.
Lời giải
Phân tích bài toán
AO=2 m; AB=9m; BG=6m, m=30 kg; F=100 N
Tâm quay tại O thanh AB cân bằng => MA=MG+ MB
Giải
MA=MG+ MB=> mAg.AO=mg.OG + F.OB => mA=50kg
N=PA+ P + F= 900 N.
Câu 4:Một cái xà nằm ngang chiều dài 10 m trọng lượng 200 N. Một đầu xà gắn vào tường, đầu kia được giữ bằng sợi dây làm với phương nằm ngang góc 60o. Lực căng của sợi dây là
A. 200 N.
B. 100 N.
C. 116 N.
D. 173 N.
Chọn C.
Lời giải
Áp dụng quy tắc momen lực ta được:
Câu 5:Một cái thước AB = 1 m đặt trên mặt bàn nhẵn nằm ngang, có trục qua O cách đầu A một khoảng 80 cm [Hình 18.3]. Một lực F1= 4 N tác dụng lên đầu A theo phương vuông góc với thước và lực thứ hai F2tác dụng lên đầu B của thước và 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 F2có hướng và độ lớn
A. bằng 0.
B. cùng hướng vớiF1→và có độ lớn F2= 1,6 N.
C. cùng hướng vớiF1→và có độ lớn F2= 16 N.
D. ngược hướng vớiF1→và có độ lớn F2= 16 N.
Chọn C.
Lời giải
Thước không chuyển động chứng tỏ đang cân bằng. Áp dụng quy tắc momen lực đối với trục quay qua O ta được:
F1.OA = F2.OB ⟺ F2= 4.80/20 = 16 N.
Đồng thờiF2→cùng hướngF1
I. Cân bằng của một vật có trục quay cố định - Mômen lực [M]
1. Một vật có trục quay cố định khi tác dụng làm quay của các lực tác dụng lên vật cân bằng lẫn nhau.
2. Mômen lực đối với một trục quay là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực và đo bằng tích của lực với cánh tay đòn của nó:
Ta có: M = F.d
Đơn vị của mômen lực là niutơn mét [N.m]
II. Điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định [hay quy tắc mômen lực]
1. Quy tắc: Muốn cho một vật có trục quay cố định ở trạng thái cân bằng thì tổng các mômen lực có xu hướng làm vật quay theo chiều kim đồng hồ phải bằng tổng các mômen lực có xu hướng làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ.
- Biểu thức: \[{M_1} = {M_2}\] hay \[{F_1}{d_1} = {F_2}{d_2}\]
- Trong trường hợp vật chịu nhiều lực tác dụng:
\[{F_1}{d_1} + {F_2}{d_2} + ... ={F'_1}{d'_1} + {F'_2}{d'_2} +... \]
2. Quy tắc mômen lực còn được áp dụng cho cả trường hợp vật không có trục quay cố định nếu như trong một tình huống cụ thể nào đó ở vật xuất hiện trục quay.
Sơ đồ tư duy về cân bằng của một vật có trục quay cố định. Momen lực
1, Momen lực là gì?
- Một vật có trục quay cố định khi tác dụng làm quay các lực tác dụng lên vật cân bằng lẫn nhau;
- Momen lực với một trục quay là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực và đo bằng tích của lực với cánh tay đòn của nó, công thức là: M = F.d [N.m].
2, Quy tắc momen lực
- Muốn cho một vật có trục quay cố định ở trạng thái cân bằng thì tổng các mômen lực có xu hướng làm vật quay theo chiều kim đồng hồ phải bằng tổng các mômen lực có xu hướng làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ.
- Quy tắc mômen lực còn được áp dụng cho cả trường hợp vật không có trục quay cố định nếu như trong một tình huống cụ thể nào đó ở vật xuất hiện trục quay.
Tiếp tục ở trong bài viết dưới đây, điện máy Sharp Việt Nam sẽ chia sẻ lý thuyết Momen lực là gì? Quy tắc Momen lực và công thức tính Momen lực kèm theo các dạng bài tập có lời giải chi tiết để các bạn cùng tham khảo.
Momen lực là gì?
Momen lực là một đại lượng trong vật lý, thể hiện tác động gây ra sự quay quanh một điểm hoặc một trục của một vật thể. Momen lực này được xác định là tích khoảng cách từ giá của lực đến trục quay với độ lớn của lực và nó tỉ lệ thuận với 2 giá trị này.
Ký hiệu
Momen lực được ký hiệu là M
Đơn vị tính
Momen lực được tính bằng đơn vị N.m
Công thức tính Momen lực
M = F.d
Trong đó:
Lưu ý:
Khi M = 0 tức d = 0. Lúc này, giá của lực sẽ đi qua tâm quay khiến cho lực mất đi tác dụng làm quay.
Khi M = F.d: Lực momen tỉ lệ thuận với độ lớn của lực và độ dài của cánh tay đòn. Do đó, nếu muốn tăng momen lực thì người sử dụng có thể tăng độ lớn của lực hoặc độ dài của cánh tay đòn, hoặc tăng đồng thời cả 2 giá trị này.
Quy tắc momen lực
Quy tắc momen là điều kiện cân bằng của vật rắn có trục quay cố định. Vật rắn có trục quay cố định và nằm cân bằng khi tổng momen lực làm vật quay theo chiều kim đồng hồ bằng tổng momen lực có tác dụng làm vật quay theo ngược chiều kim đồng hồ.
M1 = M2 ⇔ F1.d1 = F2.d2
Quy tắc momen lực còn được áp dụng trong trường hợp vật không có trục quay cố định trong tình huống cụ thể nào đó vật xuất hiện trục quay.
Tham khảo thêm:
Bài tập về công thức tính momen lực có lời giải
Ví dụ 1: Một thanh đồng chất có trọng lượng P được gắn vào tường nhờ một bản lề và được giữ nằm ngang bằng một dây treo thẳng đứng [Hình 18.1]. Xét momen lực đối với bản lề. Hãy chọn câu đúng.
A. Momen của lực căng > momen của trọng lực
B. Momen của lực căng < momen của trọng lực
C. Momen của lực căng = momen của trọng lực
D. Lực căng của dây = trọng lượng của thanh.
Lơi giải
Chọn đáp án C Vì:
Thanh chịu tác dụng của 3 lực: Trọng lực P dặt tại chính giữa thanh, lực căng T của sợi dây và phản lực toàn phần Q tại bản lề.
Thanh có thể quay quanh bản lề. Do vậy khi xét momen lực đối với bản lề thì MQ/O = 0.
Khi thanh cân bằng thì momen của lực căng = momen của trọng lực.
Ví dụ 2: Một thanh AB = 7,5 m có trọng lượng 200 N có trọng tâm G cách đầu A một đoạn 2 m. Thanh có thể quay xung quanh một trục đi qua O. Biết OA = 2,5 m. Để AB cân bằng phải tác dụng vào đầu B một lực F có độ lớn bằng bao nhiêu?
Lời giải
Áp dụng quy tắc momen lực:
P.GO = F.BO
⇒ F = [P.GO]/BO = [200.0,5] : 5 = 20 N
Ví dụ 3: Thanh kim loại có chiều dài l khối lượng m đặt trên bàn nhô ra một đoạn bằng 1/4 chiều dài thanh. Tác dụng lực có độ lớn 40N hướng xuống thì đầu kia của thanh kim loại bắt đầu nhô lên, lấy g=10m/s2. Tính khối lượng của thanh kim loại.
Lời giải
Tâm quay O. Lực F làm vật quay theo chiều kim đồng hồ, trọng lực P làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ.
MF=F.OB; MP=P.OG
AG = BG = 2OB => OB = OG = 1/4.AB
Giải
áp dụng quy tắc Momen:
MF =MP ⇒ F.OB=P.OG=mg.OG ⇒ m=4 kg.
Ví dụ 4: Một cái thước AB = 1 m đặt trên mặt bàn nhẵn nằm ngang, có trục quay O cách đầu A một khoảng 80 cm [Hình 18.5]. Một lực F1 = 4 N tác dụng lên đầu A theo phương vuông góc với thước và lực thứ hai F2 tác dụng lên đầu B của thước và 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 của trục quay O lên thước có hướng và độ lớn
A. cùng hướng với F1→ và có độ lớn R = 20 N.
B. cùng hướng với F1→ và có độ lớn R = 12 N.
C. ngược hướng với F1→ và có độ lớn R = 16 N.
D. ngược hướng với F1→ và có độ lớn R = 20 N.
Lời giải
Chọn đáp án D
Thước không chuyển động chứng tỏ đang cân bằng. Áp dụng quy tắc momen lực đối với trục quay qua O ta được:
F1.OA = F2.OB ⟺ F2= 4.80/20 = 16 N.
Đồng thờiF2→cùng hướngF1→.
Suy ra lực trục quay tác dụng lên thước R→ = – [F1→+F2 →] có độ lớn bằng R = 20 N, hướng ngược với F1→.
Ví dụ 5: Một người nâng một tấm gỗ dài 1,5 m, nặng 30 kg và giữ cho nó hợp với mặt đất nằm ngang một góc 60°. Biết trọng tâm của tấm gỗ cách đầu mà người đó nâng 120 cm, lực nâng vuông góc với tấm gỗ. Tính lực nâng của người đó.
Lời giải
Điều kiện cân bằng: MF/[O] = MP/[O]
→ P.d = F.OA ↔ mg.OG.cos60° = F.OA
→ 30.10.30.0,5 = F.150
→ F = 30 N.
Hy vọng với những kiến thức mà chúng tôi vừa chia sẻ có thể giúp các bạn nhớ được quy tắc và công thức tính Momen lực để áp dụng vào làm bài tập đơn giản nhé
Đánh giá bài viết
XEM THÊM
Định luật bảo toàn động lượng và bài tập có lời giải chi tiết từ A – Z
Cách tính góc giữa hai đường thẳng trong mặt phẳng, không gian từ A – Z