Phương pháp giải dạng bài tập về vật rắn có trục quay cố định môn Vật Lý 10 năm 2021-2022

− Theo điều kiện cân bằng Momen: M = M’

− Xác định cánh tay đòn của từng lực tác dụng lên vật

1.1. Điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực:

\({\vec F_1} + {\vec F_2} = \vec 0 \Rightarrow {\vec F_1} =  - {\vec F_2} \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}
{{\vec F}_1} \uparrow  \downarrow {{\vec F}_2}\\
{F_1} = {F_2}
\end{array} \right.\)

1.2. Điều kiện cân bạng của một vật chịu tác dụng của ba lực không song song:

\({\vec F_1} + {\vec F_2} + {\vec F_3} = \vec 0 \Rightarrow {\vec F_1} + {\vec F_2} =  - {\vec F_3} \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}
{{\vec F}_{12}} \uparrow  \downarrow {{\vec F}_3}\\
{F_{12}} = {F_3}
\end{array} \right.\)

− Ba lực đó phải có giá đồng phang và đồng quy

− Hợp lực của hai lực phải cân bằng với lực thứ ba

Câu 1. Một thanh kim loại đồng chất AB dài 2m có tiết diện đều và khối lượng của thanh là 2kg. Người ta treo vào đầu A của thanh một vật có khối lượng 5kg, đầu B một vật có khối lượng lkg. Hỏi phải đặt một giá đỡ tại điểm O cách đầu A một khoảng là bao nhiêu để thanh cân bằng.

A. 0,5m                                   B. 1,2m                                   C. 0,7m                                   D. 1,5m

Hướng dẫn giải

\(\Rightarrow {{P}_{A}}.OA=P,OG+{{P}_{B}}.OB\)

\(\left\{ \begin{array}{l}
AG = GB = 1{\mkern 1mu} \Omega \\
OG = AG - OA = 1 - OA\\
OB = AB - AO = 2 - OA
\end{array} \right. \Rightarrow 50.OA = 20\left( {1 - OA} \right) + 10\left( {2 - OA} \right)\)

\(\Rightarrow OA=0,5m\)

Câu 2. Thanh nhẹ OB có thể quay quanh trục O. Tác dụng lên thanh các lực F1 và F2 đặt tại A và B. Biết lực F1 = 20 N, OA = 10 cm, AB = 40 cm. Thanh cân bằng, các lực F1 và F2 hợp với AB các góc α = \(\beta ={{90}^{0}}\). Tính F2

A. 100N                                  

B. 50N                       

C. 200N                                  

D. \(\frac{100}{\sqrt{3}}\,N\)

Hướng dẫn giải

+ Theo điều kiện cân bằng của Momen lực: \({{M}_{{{\overrightarrow{F}}_{1}}}}={{M}_{{{\overrightarrow{F}}_{2}}}}\)

\(\Rightarrow {{F}_{1}}.{{d}_{F1}}={{F}_{2}}.{{d}_{F2}}\Rightarrow {{F}_{1}}.OB.\sin \alpha ={{F}_{2}}.OA.sin\beta \)

+ \(OB=OA+AB=50cm\)

\(\xrightarrow{\alpha =\beta ={{90}^{0}}}20.0,5.\sin {{90}^{0}}={{F}_{2}}.0,1.\sin {{90}^{0}}\Rightarrow {{F}_{2}}=100\,N\)

Câu 3. Thanh nhẹ OB có thể quay quanh trục O. Tác dụng lên thanh các lực F1 và F2 đặt tại A và B. Biết lực F1 = 20 N, OA = 10 cm, AB = 40 cm. Thanh cân bằng, các lực F1 và F2 hợp với AB các góc \(\alpha ={{30}^{0}};\beta ={{90}^{0}}\) .Tính F2

A. 100N                                  

B. 50N                       

C. 200N                                 

D. \(\frac{100}{\sqrt{3}}\,N\)

Hướng dẫn giải

+ Theo điều kiện cân bằng của Momen lực: \({{M}_{{{\overrightarrow{F}}_{1}}}}={{M}_{{{\overrightarrow{F}}_{2}}}}\)

\(\Rightarrow {{F}_{1}}.{{d}_{F1}}={{F}_{2}}.{{d}_{F2}}\Rightarrow {{F}_{1}}.OB.\sin \alpha ={{F}_{2}}.OA.sin\beta \)

+ \(OB=OA+AB=50cm\)

\(20.0,5.\sin {30^0} = {F_2}.0,1.\sin {90^0} \Rightarrow {F_2} = 500{\mkern 1mu} N\)

Câu 4. Thanh nhẹ OB có thể quay quanh trục O. Tác dụng lên thanh các lực F1 và F2 đặt tại A và B. Biết lực F1 = 20 N, OA = 10 cm, AB = 40 cm. Thanh cân bằng, các lực F1 và F2 hợp với AB các góc \(\alpha ={{30}^{0}};\beta ={{60}^{0}}\). Tính F2

A. 100N                                  

B. 50N                       

C. 200N                                 

D. \(\frac{100}{\sqrt{3}}\,N\)

Hướng dẫn giải

+ Theo điều kiện cân bằng của Momen lực: \({{M}_{{{\overrightarrow{F}}_{1}}}}={{M}_{{{\overrightarrow{F}}_{2}}}}\)

\(\Rightarrow {{F}_{1}}.{{d}_{F1}}={{F}_{2}}.{{d}_{F2}}\Rightarrow {{F}_{1}}.OB.\sin \alpha ={{F}_{2}}.OA.sin\beta \)

+ \(OB=OA+AB=50cm\)

\(20.0,5.\sin {30^0} = {F_2}.0,1.\sin {60^0} \Rightarrow {F_2} = \frac{{100}}{{\sqrt 3 }}{\mkern 1mu} N\)

---Để xem đầy đủ nội dung phần Ví dụ minh họa, các em vui lòng đăng nhập vào trang hoc247.net để xem online hoặc tải về máy tính---

Câu 1. Một người nâng tấm ván AB có khối lượng 40kg với lực F để ván nằm yên và hợp với mặt đường một góc 30°. Xác định độ lớn của lực \(\overrightarrow{F}\) khi lực \(\overrightarrow{F}\) hướng vuông góc với tấm ván.

A. 100\(\sqrt{3}\)N                            

B. 50\(\sqrt{3}\) N                             

C. 200\(\sqrt{2}\)N                                               

D. 150\(\sqrt{2}\)N

Câu 2. Một người nâng tấm ván AẸ có khối lượng 40kg với lực F để ván nằm yên và hợp với mặt đường một góc 30°. Xác định độ lớn của lực \(\overrightarrow{F}\) khi lực \(\overrightarrow{F}\) hướng vuông góc với mặt đất.          

A. 100N                                 

B. 50N                                   

C. 200N                                 

D. 150N

Câu 3. Một thanh AB có khối lượng 15kg có trọng tâm G chia đoạn AB theo tỉ lệ BG = 2AG như hình vẽ. Thanh AB được treo lên trần nhà bằng dâỵ nhẹ , không dãn, góc α  = 30°. Dây BC vuông góc với thanh AB. Biết thanh AB dài 1,2 m. Tính lực căng dây trên dây BC?

A. 25\(\sqrt{3}\)N                  

B. 50\(\sqrt{3}\) N                             

C. 200\(\sqrt{2}\)N                            

D. 150\(\sqrt{2}\)N

Câu 4. Cho một thanh gỗ hình hộp chữ nhật như hình vẽ có khối lượng 50kg với OA = 80cm; AB = 40cm. Xác định lực \(\overrightarrow{F}\) tối thiểu đế làm quay khúc gỗ quanh cạnh đi qua O. Lấy g = 10m/s2

A. 100N                                  B. 50N                                    C. 250N                                  D. 150N

Câu 5. Thanh đồng chất AB = l,2m, trọng lượng P = 10N. Người ta treo các trọng vật P₁= 20N, P₂ = 3N lần lượt tại A, B và đặt một giá đỡ tại O để thanh cân bằng. Tính OA.

A. 0,7m                                   B. 0,4m                                   C. 0,3m                                   D. 0,2m

ĐÁP ÁN PHẦN LUYỆN TẬP

1A

2C

3A

4C

5A

Trên đây là một phần trích đoạn nội dung Phương pháp giải dạng bài tập về vật rắn có trục quay cố định môn Vật Lý 10 năm 2021-2022. Để xem toàn bộ nội dung các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang hoc247.net để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.

Các em quan tâm có thể tham khảo thêm các tài liệu cùng chuyên mục:

• Chuyên đề phương pháp giải bài tập Chuyển động thẳng đều môn Vật lý 10

• Bài tập Xác định vận tốc trung bình. Xác định các giá trị trong chuyển động thẳng đều

• Phương trình chuyển động và Đồ thị toạ độ - thời gian của Chuyển động thẳng đều

​Chúc các em học tập tốt !