Trong tiết học vật lý trước, chủ đề chính đã được nghiên cứu. động lực học hạt dan động lực quayTrong động lực học hạt, chúng ta nghiên cứu các hạt chuyển động tịnh tiến (chuyển động thẳng, chuyển động tròn, chuyển động parabolTrong động lực học quay, chúng ta nghiên cứu các vật thể rắn quay. Trong chủ đề này, chúng ta nghiên cứu các vật thể ở trạng thái cân bằng. Có hai loại cân bằng: cân bằng tĩnh và cân bằng động. Theo định luật thứ nhất của Newton, một vật thể ở trạng thái cân bằng tĩnh nếu nó đứng yên, và một vật thể ở trạng thái cân bằng động nếu nó đang chuyển động với vận tốc không đổi. Bài báo này tập trung nhiều hơn vào thảo luận về cân bằng tĩnh (các vật thể ở trạng thái nghỉ).
Ý tưởng cân bằng vật rắn Đây là kiến thức cơ bản rất quan trọng và có nhiều ứng dụng trong cuộc sống hàng ngày, đặc biệt là trong lĩnh vực kỹ thuật. Hiểu và tính toán các lực tác dụng lên vật thể ở trạng thái cân bằng tĩnh là rất quan trọng, đặc biệt đối với các chuyên gia kỹ thuật (kiến trúc sư hoặc kỹ sư). Khi thiết kế một công trình nào đó, dù là nhà cửa, cầu cống, phương tiện giao thông, v.v., các kiến trúc sư hoặc kỹ sư cũng tính toán cẩn thận xem kết cấu của công trình đó có chịu được các lực tác dụng lên nó hay không để không bị sụp đổ.
Ví dụ về bài toán
1. Hãy xem hình ảnh sau! Một thanh có khối lượng 1,5 kg được gắn bản lề vuông góc với tường ở một đầu, và một chiếc đèn lồng được treo ở một khoảng cách nhất định so với bản lề. Lực căng trong dây để giữ cho thanh ở vị trí cân bằng là…
Cuộc thảo luận
Ai cũng biết:
Khối lượng hàng hóa (m)1) = 2kg
Khối lượng của thanh (m)2) = 1,5kg
Gia tốc trọng trường (g) = 10 m/s2
Tải trọng (w)1) = (2)(10) = 20 Newton
Trọng lượng thanh (w)2) = (1,5)(10) = 15 N
Yêu cầu: Độ lớn của lực căng dây sao cho thanh cân bằng.
Trả lời:
Chiều dài của sợi dây được tính bằng công thức Pythagore:
Tính lực căng của dây (T).):
Chọn trục quay tại khớp nối. Xét mômen lực tác dụng lên thanh.
Khoảnh khắc lực 1:
τ1 = chúng ta2 r2 = (15 N)(0,4 m) = -6 Nm
Mômen lực 1 làm cho thanh quay theo chiều kim đồng hồ, do đó mômen lực 1 có dấu âm.
Khoảnh khắc lực 2:
τ2 = chúng ta1 r1 = (20 N)(0,6 m) = -12 Nm
Mômen lực 2 làm cho thanh quay theo chiều kim đồng hồ, do đó mômen lực 1 có dấu âm.
Khoảnh khắc lực 3:
τ3 = T r3 tội θ = (T)(0,8)(0,6/1) = 0,48T
Mômen lực 3 làm cho thanh quay ngược chiều kim đồng hồ, do đó mômen lực 3 có dấu dương.
Để hệ thống giữ nguyên trạng thái đứng yên, mômen lực tổng hợp (Στ) = 0
Στ = 0
τ1 + τ2 + τ3 = 0
– 6 – 12 + 0,48T = 0
- 18 + 0,48T = 0
0,48T = 18
T = 18/0,48
T = 37,5 Newton
Nguồn câu hỏi:
Các câu hỏi Vật lý cho kỳ thi quốc gia dành cho học sinh trung học phổ thông/trung học nghề
