Bài 6: Mômen lực. Điều kiện cân bằng của vật

Tổng hợp hai lực song song cùng chiều được xác định:

+ Độ lớn lực tổng hợp: \(F_{hl}=F_1+F_2=2F\) (do 2 lực cùng độ lớn) đồng thời hợp lực có giá song song với giá của hai lực thành phần.
+ Điểm đặt của lực tổng hợp chia đoạn AC thành những đoạn theo tỉ lệ: \(\dfrac{F_1}{F_2}=\dfrac{AB}{BC}\) mà \(F_1=F_2\Rightarrow AB=BC\).

+ Khi đó lực tổng hợp đi qua điểm B nằm trên trục quay nên không có tác dụng làm dụng cụ chuyển động.

Em tự thiết kế và tiến hành kiểm tra

Hướng dẫn cách thiết kế thí nghiệm và kiểm tra:

- Dụng cụ: 1 thước cứng, mảnh, đồng chất; các quả cân có trọng lượng bằng nhau và xác định

- Tiến hành: Treo thước bởi hai sợi dây đàn hồi, treo các quả cân ở hai vị trí xác định trên thước, xác định lực của các vị trí treo quả cân.

Để nghiệm lại công thức \(\dfrac{OO_1}{OO_2}=\dfrac{F_2}{F_1}\) , ta cần phải treo 5 quả cân tại O.

Tham khảo bảng kết quả:

Mômen của lực F\(_1\) là M\(_1\) = F\(_1\).d\(_1\)

Mômen của lực F\(_2\) là M\(_2\) = F\(_2\).d\(_2\)

Ta có: công thức mômen lực M = F.d.

+ Nếu lực tác dụng không đổi tức là có độ lớn như nhau, vậy muốn cho tác dụng làm quay mạnh tức là mômen của lực đó lớn, dẫn đến khoảng cách từ giá của lực đó đến trục quay lớn (vì 2 lực như nhau).

+ Mà dB > dA nên MB > MA. Khi đó lực FB sẽ có mômen lực lớn hơn tức là tác dụng làm quay mạnh hơn. Vậy người thợ cầm cờ lê ở B sẽ dễ làm xoay đai ốc hơn.

- Thành phần F_2y có xu hướng làm thanh quay cùng chiều kim đồng hồ.

- Lực F₂ cũng có xu hướng làm thanh quay cùng chiều kim đồng hồ.

Vậy tác dụng làm quay của F₂ và F_2y đều có xu hướng làm thanh quay theo chiều kim đồng hồ.

- Mômen của lực F₁ là: \(M_1=F_1d_1=15\cdot0,2=3\) \(N.m\) và có tác dụng làm vô lăng quay cùng chiều kim đồng hồ.

- Mômen của lực F₂ là: \(M_2=F_2d_2=15\cdot0,2=3\) \(N.m\) và có tác dụng làm vô lăng quay cùng chiều kim đồng hồ.

Xét ngẫu lực tác dụng vào vật có trục quay bất kì O:

Mômen của lực \(\overrightarrow {{F_1}} \)là: \({M_1} = {F_1}.{d_1}\)      (1)

Mômen của lực \(\overrightarrow {{F_2}} \) là: \({M_2} = {F_2}.{d_2}\)      (2)

Ta có mômen của ngẫu lực là: M = F.d  

Từ (1) và (2): Tổng mômen của hai lực \(\overrightarrow {{F_1}} \) và \(\overrightarrow {{F_2}} \) là:

\({M_1} + {M_2} = {F_1}.{d_1} + {F_2}.{d_2}\)

Do F₁ = F₂ = F và d₁ + d₂ = d nên \({M_1} + {M_2} = F({d_1} + {d_2}) = F.d\)

=> Tổng mômen của các lực trong ngẫu lực bằng M = F.d