Khái niệm moment lực, moment ngẫu lực, công thức tính moment lực, điều kiện cân bằng của vật - Vật lí 10 bài 14

Bài viết này sẽ giúp các em hiểu: Khái niệm moment lực là gì, moment ngẫu lực là gì? công thức tính moment lực và điều kiện cân bằng của vật như thế nào?...

I. Moment lực - Moment ngẫu lực

1. Khái niệm moment lực

- Moment lực là gì? Moment lực đối với một trục quay là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực và được đo bằng tích của lực với cánh tay đòn của nó:

M = F.d

Với: F là độ lớn của lực

 d là khoảng cách từ trục quay đến giá của lực, gọi là cánh tay đòn

- Trong hệ SI, đơn vị của moment lực là N.m

2. Khái niệm moment ngẫu lực

- Moment ngẫu lực là gì? Hệ hai lực song song, ngược chiều, có độ lớn bằng nhau và cùng tác dụng vào một vật được gọi là ngẫu lực. Dưới tác dụng của ngẫu lực, chỉ có chuyển động quay của vật bị biến đổi.

* Ví dụ: Vô lăng ô tô:

Trong đó  đều có tác dụng làm vô lăng quay ngược chiều kim đồng hồ và có cánh tay đòn lần lượt là d₁ và d_2.

Ta có khoảng cách giữa hai giá của hai lực là: d = d₁ + d₂.

Lúc đó, d gọi là cánh tay đòn của ngẫu lực.

Khi đó, moment của ngẫu lực đối với trục quay đi qua điểm O được xác định như sau:

 M = F₁.d₁ + F₂.d₂

II. Quy tắc moment

1. Quy tắc moment

Muốn cho một vật có trục quay cố định ở trạng thái cân bằng, tổng độ lớn các moment lực có xu hướng làm vật quay theo chiều kim đồng hồ phải bằng tổng độ lớn các moment lực có xu hướng làm vật quay theo chiều ngược lại:

 M₁ + M₂ + ... = M'₁ + M'₂...

2. Vận dụng quy tắc moment

* Ví dụ: Một xe đẩy chuyển vật liệu có cấu tạo như hình dưới. Tổng khối lượng vật liệu và xe là 100kg. Áp dụng quy tắc moment, tính lực nâng đặt vào tay cầm để giữ xe thăng bằng. Lấy g = 9,8 m/s².

> Lời giải:

Xét trục quay đi qua trục bánh xe. Lực nâng của tay có tác dụng làm xe quay cùng chiều kim đồng hồ trong khi trọng lực của vật liệu có tác dụng làm xe quay ngược chiều kim đồng hồ.

Áp dụng quy tắc moment lực, ta có: F.d₁ = P.d₂

Suy ra: 

3. Điều kiện cân bằng của vật

- Khi vật rắn ở trạng thái cân bằng, lực tác dụng vào vật phải có hai điều kiện sau:

+ Lực tổng hợp tác dụng lên vật bằng không

+ Tổng moment lực tác dụng lên vật đối với một điểm bất kì bằng không.

- Trong điều kiện về moment lực, ta cần quy ước các moment lực có xu hướng làm vật quay theo một chiều có giá trị dương. Từ đó, các moment lực có xu hướng làm vật quay theo chiều ngược với chiều dương quy ước sẽ có giá trị âm.