Vật lý 10 chương 3 đề bài

Muôn vật ran E của hai lực F, ở trạng thái cân băng thì hai lực đó phải cùng giá, cùng độ lớn và ngược * Cân bằng của vật treo ở đầu đây: Khi vật răn được treo ở đầu dây mềm và ở trạng t

CHUONG CAN BANG VA CHUYEN DONG CUA

VAT RAN

BAI 1 CAN BANG CUA VAT RAN DUOI

TAC DUNG CUA HAI LUC

Trình bày được 3 dạng cân bằng

Vận dụng các kiến thức lí thuyết dé giải các bài tập liên quan

I LÍ THUYÉT TRỌNG TÂM

1 Cân băng của vật răn dưới tác dụng của hai lực Điều kiện cân bằng

, _ _ „ „ của vật rắn chịu tác dụng

Giả sử một vật răn chịu tác dụng của hai lực F va E; Muôn vật ran E của hai lực F,

ở trạng thái cân băng thì hai lực đó phải cùng giá, cùng độ lớn và ngược

* Cân bằng của vật treo ở đầu đây: Khi vật răn được treo ở đầu dây mềm và ở trạng thái

cân bang thì lực căng của sợi dây và trọng lực của vật là hai lực cân bằng nhau

T=-P

^ * 2 A “¿ A 7 ~ * ` A > A ự ~ > ` P

* Cân băng của vật răn trên giá đỡ năm ngang: Khi vật năm trên giá đỡ năm ngang thì

trọng lực của vật va phan luc cua gia đỡ tác dụng lên vật là hai lực cân băng nhau |

N

2 Trọng tâm của vật răn du

Trọng tâm của vật ran trùng với điểm đặt của trọng lực tác dụng lên vật

Cách xác định trọng tâm của vật ran:

Trường hợp vật phăng, mỏng có dạng hình học xác định thì trọng tâm trùng với tâm hình học của vật

) Trọng tâm ở tâm Trọng tâm ngoài vật

Trường hợp vật phăng, mỏng có dạng bất kì, có thê Cách xác định trọng tâm vật từ thực nghiệm dựa vào điều

xác định băng thực nghiệm: Treo vật 2 lân băng dây kiện cân bằng dưới tác dụng của hai lực là trọng lực P

mảnh với các điêm buộc dây khác nhau, trọng tâm

của vật là giao điêm của 2 đường thăng vẽ trên vật,

và lực căng Ì

chứa dây treo trong hai lần treo đó Treo vật tại Ä, khi vật năm yên cân băng

thì trọng tâm của vật phải năm trên

Trọng tâm bắt kì đường kéo dài của dây treo, khi đó vạch

một đường AB thăng đứng

ANN Tương tự treo vật tại C, khi vật nằm yên

160 cân bằng thì vạch một đường CD thăng

đứng

Giao điểm của AB và CD chính là trọng

tâm G cua vat

3 Điều kiện cân băng của vật răn có mặt chân đề

* Mat chan dé: Néu vat ran tiép xúc với giá đỡ ở nhiều * Khi vật bị lệch ra khỏi vi tri can bằng mà diện tích tách rời nhau thì mặt chân đê là hình đa giác lôi vật có thê tự tro vé vi tri can bang ban dau nhỏ nhât chứa tât cả các diện tích tiêp xúc được thì cần băng như vậy gọi là can bang

bên

* Khi vật bị lệch ra khỏi vị trí cân băng, sau

đó nó thiệt lập ngay một vi tri can bang moi thì cần băng như vậy gọi là cần băng phiêm

định

Mức vững vàng của cân băng phụ thuộc vào diện tích mặt chân đê và độ cao của trọng tâm:

Hình ảnh một số dạng mặt chân đề mặt chân dé có diện tích càng lớn và trọng tâm

Ộ Ộ , , cua vật răn càng tháp thì cân băng có mức vững

* Điêu kiện cân băng của vật răn có mặt chân đê là Vàng càng cao

đường thăng đứng đi qua trọng tâm của vật gặp mặt chân

can bang sau:

nn ` ^ ^ Qe Z Aw »- ` A ^ A |

Khi vật bị lệch ra khỏi vị trí cần băng mà vật không thê tự vì khi vật bị lệch khỏi vị trí

trở vê vị trí cần băng ban đâu được thì cân băng như vậy HỂn: cân bằng thì không trở về

gọi là cân băng không bên tá | như cũ được (vì ban đầu

trọng tâm ở vị trí cao nhát)

Đặt thước thăng đứng, trục quay đi qua O l1hước cân băng phiêm định vì thước luôn năm

cv yee xa oe as si cân bằng ở mọi vị trí (vì trọng tâm không doi 6

Thước cân băng bên vì khi vật bị lệch khỏi vị trí cân băng thì sẽ

quay trở về như cũ được (vì ban đầu trọng tâm ở vị trí thấp nhát)

Đặi thước thăng đứng, trục quay đi qua trọng tâm G

SƠ ĐÒ HE THONG HOA

E-=-E Trọng tâm của vật rắn

Il CAC DANG BAI TAP

> Phuong phap giai

Van dung kiến thức lí thuyết được học đề làm các câu hỏi lí thuyết liên quan

> Vidu mau

Vi du 1: Diéu nao sau day 1a sai khi ndi vé dac diém hai luc cn bang?

A Hai lực có cùng giá

B Hai lực có cùng độ lớn

C Hai lực ngược chiều nhau

D Hai lực có điểm đặt trên hai vật khác nhau

Hướng dẫn giải

Hai lực cân bằng là hai lực có cùng giá, cùng độ lớn và ngược chiều nhau Hai lực có điểm đặt trên cùng

một vật

Chọn D

Ví dụ 2: Chọn câu nói sai khi nói về trọng tâm của vật răn

A Trọng lực có điểm đặt tại trọng tâm vật

B Trọng tâm của một vật luôn nằm bên trong vật

C Khi vật răn dời chỗ thì trọng tâm của vật cũng đời chỗ như một điểm của vật

D Trọng tâm G của vật phẳng, mỏng và có dạng hình học đối xứng năm ở tâm đối xứng của vật

Hướng dẫn giải

Trọng lực có điểm đặt tại trọng tâm của vật >A dung

Trọng tâm của một vật có thể năm bên ngoài vật (ví dụ trường hợp vật rỗng)

Ví dụ 3: Người làm xiếc đi trên dây thường cầm một cây gậy nặng đề làm gì?

A Đề vừa đi vừa biểu diễn cho đẹp

B Để tăng lực ma sát giữa chân người và dây nên người không bị ngã

C Để điều chỉnh cho giá của trọng lực của hệ (người và gậy) luôn đi qua dây nên người không bị ngã

D Đề tăng momen trọng lực của hệ (người và gậy) nên dễ điều chỉnh khi người mat thang bang

Hướng dẫn giải

Người làm xiếc đi trên dây thường căm một cây gậy nặng đề điều chỉnh cho giá trọng lực của hệ luôn đi qua dây nên người không bị mât thăng băng (bị ngã)

Chon C

II BÀI TẬP TỰ LUYỆN

Câu 1: Chon cau tra 101 sai

A Một vật cân bang phiém định là khi nó bị lệch khoi vi tri can băng đó thì trọng lực tác dụng lên nó giữ nó

ở vị trí cân băng mới

B Vật có trọng tâm càng thấp thì càng kém bên vững

Œ Cân bang phiém định có trọng tâm ở một vị trí xác định hay ở một độ cao không đôi

D Trái bóng đặt trên bàn có cân băng phiêm định

Câu 2: Một vật cần băng chịu tác dụng của 2 lực thì 2 lực đó sẽ

A cùng giá, cùng chiều, cùng độ lớn B cùng giá, ngược chiều, cùng độ lớn

€Œ có giá vuông góc nhau và cùng độ lớn D được biểu diễn băng hai véctơ giống hệt nhau

Câu 3: Hai lực cân bang la hai luc

A cùng tác dụng lên một vat B trực đối

Œ có tong độ lớn bang 0 D cùng tác dụng lên một vật và trực đối

Câu 4: Mặt chân đề của vật là

Á toàn bộ diện tích tiếp xúc của vật với sàn

B đa giác lỗi lớn nhất bao bọc tật cả các diện tích tiếp xúc

C phần chân của vật

D đa giác lồi nhỏ nhất bao bọc tất cả các diện tích tiếp xúc của vật

Câu 5: Một viên bi nằm cân băng trong một cái lỗ trên mặt đất, dạng cân bằng của viên bi khí đó là:

A cân băng không bên

B cân bằng bên

C cân bằng phiếm định

D lúc đầu cân bằng bên, sau đó trở thành cân bằng phiếm định

Câu 6: Mức vững vàng của cân băng phụ thuộc vào

Œ diện tích của mặt chân đê D độ cao của trọng tâm và diện tích của mặt chân

đễ

Câu 7: Đối với cân băng phiếm định thì

A trọng tâm ở vỊ trí cao nhất so với các vị trí lân cận

B trọng tâm ở vị trí thấp nhất so với các vị trí lân cận

C trong tam nằm ở một độ cao không thay đôi

D trọng tâm có thể tự thay đổi đến vị trí cân bằng mới

Cau 8: Chon cau dung nhat Khi vat bi kéo ra khoi vi trí cân bang một chút mà trọng lực của vật có xu hướng

A kéo nó trở về vị trí cân băng, thì do la vi tri cân bang bên

B kéo nó ra xa vị trí cân băng, thì đó là vị trí cân bằng không bên

C giữ nó đứng yên ở vị trí mới, thì đó là vị trí cân băng phiếm định

D cả A, B, C đều đúng

Câu 9: Treo một vật rắn không đồng chất ở đầu một sợi dây mềm Khi cân băng, dây treo không trùng với

A đường thắng đứng nối điểm treo N với trọng tâm G

B trục đối xứng của vật

C đường thăng đứng đi qua điểm treo N

D đường thắng đứng đi qua trọng tâm G

Câu 10: Chọn câu phát biéu dung: Can bang bên là loại cân bang mà vật có vỊ trí trọng tâm

A thap nhât so với các vị trí lân cận B cao băng với các vỊ trí lân cận

Œ cao nhất so với các vị trí lân cận D bât kì so với các vị trí lân cận

Câu 11: Chọn câu đúng

A Khi vật rắn cân bằng thì trọng tâm là điểm đặt của tật cả các lực

B Trọng tâm của bat ky vat ran nao cũng năm trên trục đối xứng của vật

C Mỗi vật rắn chỉ có một trọng tâm và có thể là một điểm không thuộc vật đó

D Trọng tâm của bat ky vat ran nao cũng đặt tại một điểm trên vật

Câu 12: Chọn câu sai khi nói về trọng tâm của vật:

A Một vật răn xác định chỉ có một trọng tâm

B Trọng tâm là điểm đặt trọng lực tác dụng vào vật

C Vật có dạng hình học đối xứng thì trọng tâm là tâm đối xứng của vật

D Nếu lực tác dụng có phương qua trọng tâm thì vật chuyển động tịnh tiễn

Câu 13: Khi vật được treo bang sợi dây cân băng thì trọng lực tác dụng lên vật:

Cau 14: Vi tri trong tam cua vat ran trùng với:

A điểm đặt của trọng lực tác dụng lên vật B điểm chính giữa vật

Œ tâm hình học của vật D điểm bất kì trên vật

BAI 2 CAN BANG CUA VAT RAN DUOI TAC DUNG CUA BA LUC

MUC TIEU

a t & Viết được điều kiện cân bằng của vật rắn trong các trường hợp vật chịu tác

dụng của ba lực song song và không song song

_ 2 ae: ees 2a R ` R «oe ở Nà CA ==

Vận dụng các quy tắc tông hợp lực và điêu kiện cân băng đê giải các bài tập Q) _ `

I LÍ THUYÉT TRỌNG TÂM

1 Cân bằng của vật răn dưới tác dụng của ba lực không song song

Giả sử một vật răn chịu tác dụng của ba lực E,E và E không

song song với nhau Dé vật rắn ở trạng thái cân bằng thì ba lực này

phải đảm bảo đủ hai điêu kiện:

- Ba lực phải có giá đồng phăng và đồng quy

Ví dụ: Tổng hợp hai lực E và F, theo quy tắc

hình bình hành

- Hợp lực của hai lực phải cân bằng với lực thứ ba: E + E = E vn

Hai luc E và F, được tổng hợp theo quy tắc hợp hai lực đồng

quy: Muốn tổng hợp hai lực có giá đồng quy, trước hết ta phải trượt

hai vectơ lực đó trên giá của chúng đên điêm đông quy rôi áp dung

quy tac hình bình hành đê tìm hợp lực

Đối với chất điểm, vì ba lực không song song tác dụng lên chất

điểm chắc chắn là ba lực đồng quy (điểm đồng quy trùng với chất

điểm) nên điều kiện cân băng chỉ là hợp lực của hai lực cân băng

với lực thứ ba là đủ Trong khi đó, đối với chất rắn, khi chịu tác

dụng của ba lực thì ba lực đó chưa chăc đã đồng phắng và đồng quy

nên phải có thêm điều kiện cần là ba lực tác dụng lên vật rắn phải

2 Cân băng của vật rắn dưới tác dụng của ba lực song song

Giả sử một vật rắn chịu tác dụng của ba lực E,F, va E song

song với nhau Đề vật rắn ở trạng thái cân băng thì hợp lực của hai

lực phải cân bằng với lực thứ ba: E +E,+E,= 0

Gia su hai luc F,E song song cùng chiều, khi đó hai lực được

tổng hợp theo quy tắc hợp hai lực song song cùng chiều như sau:

Hợp của hai lực song song cùng chiều là một lực song song

cùng chiêu có độ lớn băng tông độ lớn của các lực thành phân

Giá của hợp lực cùng năm trong mặt phăng với các lực thành

phân và chia khoảng cách giữa hai lực thành phân thành các đoạn

tỉ lệ nghịch với độ lớn của hai lực đó

Hop cua hai luc E,F, được biếu diễn

Bai toan 1: Can băng của vật răn dưới tác dụng của nhiêu lực

của dây và phản lực của thanh Lấy ø = 10 m/s°.

Buoc I: Xac dinh các lực tác dụng lên vật

Bước 2: Sử dụng điều kiện cân băng tác dụng lên

vật rắn

Bước 3: Vận dụng cách chọn hệ trục tọa độ, chiếu

biểu thức vectơ lên các hệ trục tọa độ

Bước 4: Sử dụng toán học dé tính toán

> Ví dụ mẫu

Ví dụ 1: Một vật có khối lượng m = 3,6kg được giữ yên trên một mặt phăng nghiêng

bởi một sợi dây song song với đường dôc chính như hình bên Biêt lực căng dây là

Hướng dẫn giải Bước 1: Diém B đứng cân bằng dưới tác dụng của 3

lực: Trọng lực P của đèn (được tịnh tiến lên điểm

B để dễ dàng giải toán); sức căng T của dây AB;

phản lực đàn hồi E của thanh BC như hình bên

dưới

60°

Bước 2: Điều kiện cân bang: P+T+F=0

Bước 3: Chọn hệ trục tọa độ như hình vẽ

18N Tính góc nghiêng œ và phản lực của mặt nghiêng tác dụng lên vật Lây ø = 10 m/⁄s?, ma sát là không đáng

Vi du 2: Hai mat phăng đỡ tạo với mặt

phăng năm ngang các góc œ=45°

Trên hai mặt phẳng đó người ta đặt một

quả cầu đồng chất có khối lượng 1,2 kg

như hình bên Áp lực của quả cầu lên

mỗi mặt phăng đỡ là bao nhiêu? Bỏ qua ma sát, lây ø = 10 m/s° Oo OL

12.10 ~ 8,49N

mg V2 42

Vi dụ 3: Một ngọn đèn có khối lượng 1,4kg được treo dưới trần nhà bằng một sợi day

a) Có thể treo ngọn đèn này vào một đầu dây không? Nếu được, lực căng dây lúc đó băng

bao nhiêu?

b) Người ta treo ngọn đèn này băng cách khác: Luôn sợi dây qua một cái móc và hai đầu dây được gắn chặt trên trần nhà như hình vẽ Hai nửa sợi dây có chiều dài bằng nhau và làm với nhau một góc băng 60° Hỏi cách làm này có lợi cho sức bền của sợi dây hay không? Hãy giải thích

Hướng dẫn giải

Khi treo đèn ở một đầu dây và muốn cho đèn cân băng thì lực căng dây nhờ hơn một giá trị cực đại:

của dây phải có độ lớn băng trọng lượng của đèn: T = P = 1,4.10 = T la,

14N

Vì lực căng T = 14NÑ< TT =I5Nnên dây không bị đứt

b) Các lực tác dụng lên đèn (vẽ tại điểm đồng quy) như hình sau

Đèn cân băng nên: P+T, +T, =Ũ

Vì góc hợp bởi hai dây là ó0” nén: T, = T, =——{ = —= =8, IN