Tác Dụng Làm Quay Của Lực – Moment Lực
Điều kiện làm quay, khái niệm và công thức $M = F \times d$, điều kiện cân bằng
▸ Thí nghiệm với thanh nhựa cân bằng:
Gắn một thanh nhựa cứng (có các lỗ cách đều) lên giá tại trục quay O sao cho thanh nằm cân bằng ngang. Lần lượt treo quả nặng vào các vị trí A, O, C trên thanh và quan sát:
▸ Ba trường hợp tác dụng lực lên cánh cửa:
• Tác dụng lực ở vị trí xa trục (xa bản lề) → cửa quay dễ dàng.
• Tác dụng lực tại trục (trên bản lề) → cửa không quay.
→ Vị trí xa trục nhất là vị trí dễ làm quay nhất.
▸ Thí nghiệm khảo sát:
Sử dụng thanh nhựa cân bằng trên giá, ta thí nghiệm và rút ra:
- Treo cùng số quả nặng ở hai bên: thanh cân bằng khi khoảng cách đến trục quay bằng nhau.
- Treo nhiều quả nặng hơn ở một bên (lực lớn hơn): bên đó quay xuống → lực càng lớn, tác dụng làm quay càng lớn.
- Treo quả nặng xa trục hơn: tác dụng làm quay mạnh hơn → khoảng cách càng xa, tác dụng làm quay càng lớn.
Hai quy luật quan trọng:
| Yếu tố | Tăng yếu tố | Tác dụng làm quay |
|---|---|---|
| Lực $F$ | Lực càng lớn | Càng mạnh |
| Khoảng cách $d$ | Giá lực càng xa trục quay | Càng mạnh |
Vì lắp tay nắm xa bản lề → khoảng cách $d$ từ trục quay (bản lề) đến lực tác dụng (tay) lớn → moment lực lớn → mở cửa dễ dàng. Nếu lắp gần bản lề, cần dùng lực rất lớn mới mở được.
• $F$ : độ lớn của lực tác dụng (N)
• $d$ : khoảng cách từ trục quay đến giá của lực, gọi là cánh tay đòn (m)
• $d$ là khoảng cách từ trục quay đến GIÁ của lực, không phải đến điểm đặt lực.
• Nếu lực vuông góc với cán/thanh thì $d$ = khoảng cách từ trục quay đến điểm đặt lực.
• Đơn vị $d$ phải đổi sang mét (m) trước khi tính.
$M = F \times d = 5{,}5 \times 2 = 11$ N.m
Đổi $d = 80$ cm $= 0{,}8$ m.
$M = F \times d = 5 \times 0{,}8 = 4$ N.m
▸ So sánh moment lực:
| Trường hợp | Kết luận |
|---|---|
| Cùng $F$, $d_2 > d_1$ | $M_2 > M_1$ → lực 2 quay mạnh hơn |
| Cùng $d$, $F_2 > F_1$ | $M_2 > M_1$ → lực 2 quay mạnh hơn |
| $F$ và $d$ đều khác | Tính $M = F \times d$ rồi so sánh |
Khi vật rắn có trục quay cố định ở trạng thái cân bằng: tổng moment lực làm quay theo một chiều phải bằng tổng moment lực làm quay theo chiều ngược lại.
Cách áp dụng:
- Khi vật cân bằng: lực nào lớn hơn → cánh tay đòn nhỏ hơn, và ngược lại.
- Để tính lực hoặc khoảng cách chưa biết, dựa vào: $F_1 \times d_1 = F_2 \times d_2$.
Áp dụng: $F_1 \times d_1 = F_2 \times d_2$.
$4 \times 30 = F_2 \times 60$
$\Rightarrow F_2 = \dfrac{4 \times 30}{60} = 2$ N.
Hiểu về moment lực giúp ta giải thích nhiều hiện tượng trong đời sống. Nguyên tắc chung: muốn tăng tác dụng làm quay, ta có thể tăng lực $F$ hoặc tăng cánh tay đòn $d$.
• Cần quay mạnh → tăng $d$ (cán dài, tay nắm xa trục).
• Cần cắt sắc (dao, kéo) → giảm $d$ tại lưỡi → tăng lực cắt.
• Mọi đồ vật xoay quanh trục đều ứng dụng nguyên lí moment lực.
Cùng luyện bài Moment lực!
22 câu: 17 trắc nghiệm · 3 đúng/sai · 2 tự luận
Tuyệt vời!
Cô Trần Thị Thanh Thảo
(Người kiểm duyệt, ra đề)
Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Khoa Học Tự Nhiên THCS
Trình độ: Cử nhân Sư phạm KHTN, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ Tin học, Ngoại ngữ B1
Kinh nghiệm: 6+ năm kinh nghiệm tại Trường THCS Nguyễn Siêu