Momen lực chính là đại lượng quen thuộc mà chúng ta đã học trong bộ môn vật. Tuy nhiên, không phải anh em nào cũng hiểu rõ về khái niệm về momen lực. Vì thế, bài viết mà Mecsu sắp chia sẻ dưới đây sẽ giúp cho các anh em hiểu rõ hơn về đại lượng này nhé:
Trong vật lý học, momen lực được hiểu là sự chuyển động của vật thể quay xung quanh một điểm hoặc một trục. Đây là khái niệm mở rộng trong chuyển động quay và khái niệm lực trong chuyển động thẳng. Đại lượng có kí hiệu là M, đồng thời có tỉ thuận với tích khoảng cách [từ tâm đến trục quay] và độ lớn của lực.
Đối với momen nói chung, chúng được xem là đoạn thẳng có hướng [vectơ]. Đoạn thẳng này là B và có gốc tại G với tâm tính từ O, gọi là tích có hướng [vectơ].
Về vật lý, nó là khái niệm phát triển để mở rộng nhiều tính chất từ chuyển động thẳng thành chuyển động quay của vật thể rắn.
Có công thức như sau: M = r . B
Trong đó: r là vectơ khoảng cách nối từ O tới G.
Biểu thức của momen lực được thể hiện như sau: M = F.d
Trong đó:
- M: Momen lực [đơn vị là N.m].
- F: Độ lớn của lực tác dụng dụng [đơn vị là N].
- d: Khoảng cách từ tâm quay đến giá của lực F [đơn vị là F].
Lưu ý:
- Trong trường hợp giá của lực di chuyển qua tâm quay thì lực sẽ không có tác dụng làm quay. Lúc này thì d=0 ⇔ M=0
- Trong trường hợp anh em muốn tăng momen lực thì có thể tăng độ lớn hoặc độ dài của lực, hay có thể làm tăng cả 2.
Trong quy tắc về momen lực, nó là điều kiện cân bằng của vật rắn khi có trục quay cố định Chúng có công thức như sau: M1=M2 hoặc F1d1=F2d2.
Có thể hiểu là khi tổng momen lực tác động làm vật quay theo chiều kim đồng hồ bằng tổng momen tác động làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ. Ngoài ra, quy tắc này còn sử dụng khi vật không có trục quay cố định trong tình huống cụ thể để vật xuất hiện trục quay.
Ngoài những khái niệm “momen và momen lực là gì?”, anh em hãy cùng Mecsu tìm hiểu thêm các khái niệm khác quan trọng không kém đó là lực momen xoắn và momen ngẫu lực.
Lực xoắn có thể gây ra sự chuyển động quay khiến vật thể xoay quanh một trục nào đó được gọi là Momen xoắn. Trong trường hợp, đại lượng này càng lớn thì có nghĩa là động cơ càng thực hiện nhiều công. Nói cách khác, nó thể hiện độ khỏe của động cơ được ký hiệu là Nm hoặc ft-lb.
Có công thức như sau: T=Px9.55/n
Trong đó:
- T: Momen xoắn [đơn vị là Nm].
- P: Công suất của động cơ [đơn vị là kW].
- n: Tốc độ của động cơ [đơn vị là vòng/phút].
Bên cạnh đó, khi nói đến động cơ xe không thể không nhắc đến momen xoắn, đặc biệt là đối với xe ô tô. Nếu muốn mua xe ngoài việc xem xét đến các thông số kỹ thuật, công nghệ và mẫu mã thì anh em cũng nên chú ý đến lực momen xoắn. Bởi nó là đại lượng đặc trưng cho khả năng tải được khối lượng lớn giúp vượt qua dễ dàng các trở ngại trên bề mặt đường.
Đồng thời, anh em còn sử dụng momen xoắn này mỗi ngày đó là việc xoay chìa khóa, xoay tay nắm cửa và đẩy cửa,… .
Momen ngẫu lực là hệ hai lực song song nhưng lại ngược chiều nhau. Chúng có độ lớn bằng nhau đồng thời cùng tác động vào một vật thể nào đó. Hơn thế nữa, nó không phụ thuộc vào vị trí trục quay khi các trục quay nằm vuông góc với mặt phẳng có ngẫu lực.
Có công thức như sau:
M = F1d1 + F2d2 = F[d1+d2] = Fd
Trong đó:
- F: Độ lớn của các lực [đơn vị là N].
- d: Khoảng cách giữa 2 giá của ngẫu lực [đơn vị là m].
- M: Momen của ngẫu lực [đơn vị là N.m]
Ví dụ: Các momen ngẫu lực là khi anh em dùng tay vặn vòi nước làm cho tác động vào vòi bằng một ngẫu lực.
⏭️ Mời anh em xem thêm:
Với những thông tin trên, Mecsu hy vong các anh em kỹ thuật đã nắm được khái niệm về momen lực. Đồng thời hiểu thêm về các loại momen phổ biến khác như momen ngẫu lực và momen xoắn. Nếu còn thắc mắc gì thì đừng quên bình luận dưới bài viết này bạn nhé.
Mecsu Tin Tức
Khi dùng tay vặn vòi nước ta đã tác dụng vào vòi nước những lực có đặc điểm gì? khi chế tạo bánh xe, bánh đà, tại sao phải làm cho trục quay đi qua trọng tâm của các vật đó?
Để giải đáp câu hỏi trên, chúng ta cùng tìm hiểu về ngẫu lực là gì? Momen ngẫu lực có công thức tính như thế nào? Tác dụng của ngẫu lực đối với một vật rắn ra sao? qua nội dung bài viết dưới đây.
I. Ngẫu lực là gì?
Bạn đang xem: Ngẫu lực là gì? Công thức tính Momen của ngẫu lực và bài tập vận dụng – Vật lý 10 bài 22
1. Định nghĩa ngẫu lực
– Hệ hai lực song song, nguợc chiều, có độ lớn bằng nhau và cùng tác dụng vào một vật gọi là ngẫu lực.
2. Ví dụ về ngẫu lực
– Dùng tay vặn vòi nước ta đã tác dụng vào vòi một ngẫu lực
– Dùng tuanơvit để vặn đinh ốc, ta tác dụng vào tuanơvit một ngẫu lực
– Khi ôtô sắp qua đoạn đường ngoặt, người lái xe tác dụng một ngẫu lực vào tay lái
⇒ Như vậy, ngẫu lực tác dụng vào một vật chỉ làm cho vật quay chứ không tịnh tiến.
II. Tác dụng của ngẫu lực đối với một vật rắn
1. Trường hợp vật không có trục quay cố định
– Dưới tác dụng của ngẫu lực vật sẽ quay quanh trục đi qua trọng tâm và vuông góc với mặt phẳng chứa ngẫu lực.
– Xu hướng chuyển động li tâm của các phần của vật ở ngược phía đối với trọng tâm triệt tiêu nhau nên trọng tâm đứng yên. Trục quay đi qua trọng tâm không chịu lực tác dụng.
2. Trường hợp vật có trục quay cố định
– Dưới tác dụng của ngẫu lực vật sẽ quay quanh trục cố định đó. Nếu trục quay không đi qua trọng tâm thì trọng tâm sẽ chuyển động tròn xung quanh trục quay. Khi ấy vật có xu hướng chuyển động li tâm nên tác dụng lực vào trục quay.
– Vì vậy, khi chế tạo các bộ phận quay của máy móc [như bánh đà, bánh xe ô tô,…] thì phải làm cho trục quay đi qua trọng tâm của bánh đà, bánh xe một cách chính xác nhất.
3. Momen của ngẫu lực
– Đối với các trục quay vuông góc với mặt phẵng chứa ngẫu lực thì mômen của ngẫu lực không phụ thuộc vào vị trí trục quay và luôn luôn có giá trị:
Trong đó:
F: là độ lớn của mỗi lực [N]
d: là khoảng cách giữa 2 giá của ngẫu lực còn được gọi là cánh tay đòn của ngẫu lực [m]
M: Momen của ngẫu lực [N.m]
– Momen của ngẫu lực không phụ thuộc vào vị trí của trục quay vuông góc với mặt phẳng chứa ngẫu lực.
III. Bài tập về ngẫu lực
* Bài 1 trang 118 SGK Vật Lý 10: Ngẫu lực là gì? Nêu một vài ví dụ về ngẫu lực.
° Lời giải bài 1 trang 118 SGK Vật Lý 10:
◊ Ngẫu lực: là hệ hai lực song song, ngược chiều, có độ lớn bằng nhau và cùng tác dụng vào một vật.
◊ Ví dụ về ngẫu lực
– Dùng tay vặc vòi nước ta đã tác dụng vào vòi một ngẫu lực;
– Khi ô tô sắp qua đoạn đường ngoặt, người lái xe tác dụng một ngẫu lực vào tay lái [vô lăng];
* Bài 2 trang 118 SGK Vật Lý 10: Nêu tác dụng của ngẫu lực đối với một vật rắn.
° Lời giải bài 2 trang 118 SGK Vật Lý 10:
– Trường hợp vật KHÔNG có trục quay cố định: Ngẫu lực sẽ làm cho vật quay quanh trọng tâm. Nếu có trục quay đi qua trọng tâm thì trục quay này không chịu tác dụng lực.
– Trường hợp vật CÓ trục quay cố định: Ngẫu lực làm cho vật quay quanh trục quay cố định. Trọng tâm cũng quay quanh trục quay, gây ra lực tác dụng lên trục quay đó, có thể làm cho trục quay biến dạng.
* Bài 3 trang 118 SGK Vật Lý 10: Viết công thức tính momen của ngẫu lực. Momen của ngẫu lực có đặc điểm gì?
° Lời giải bài 3 trang 118 SGK Vật Lý 10:
– Công thức tính momen của ngẫu lực: M = F.d
– Đặc điểm [tính chất] của momen ngẫu lực: Momen của ngẫu lực phụ thuộc vào độ lớn của ngẫu lực, vào khoảng cách d giữa hai giá của hai lực, không phụ thuộc vào vị trí trục quay O.
* Bài 4 trang 118 SGK Vật Lý 10: Hai lực của một ngẫu lực có độ lớn F = 5,0 N. Cánh tay đòn của ngẫu lực d = 20 cm. Momen của ngẫu lực là:
A. 100N.m B. 2,0N.m C. 0,5N.m D. 1,0N.m
° Lời giải bài 4 trang 118 SGK Vật Lý 10:
◊ Chọn đáp án: D.1,0 N.m
– Áp dụng công thức tính momen của ngẫu lực: M = F.d = 5.0,2 = 1 [N.m].
* Bài 5 trang 118 SGK Vật Lý 10: Một ngẫu lực gồm hai vecto lực F1 và F2 có F1 = F2 = F và có cánh tay đòn d. Momen của ngẫu lực này là
A. [F1 – F2].d.
B. 2Fd.
C. Fd.
D. Chưa biết được vì còn phụ thuộc vào vị trí của trục quay.
° Lời giải bài 5 trang 118 SGK Vật Lý 10:
◊ Chọn đáp án: C. Fd.
– Công thức tính momen của ngẫu lực: M = F.d
* Bài 6 trang 118 SGK Vật Lý 10: Một chiếc thước mảnh có trục quay nằm ngang đi qua trọng tâm O của thước. Dùng hai ngón tay tác dụng vào thước một ngẫu lực đặt vào hai điểm A và B cách nhau 4,5 cm và có độ lớn FA = FB = 1 N [Hình 22.6a].
a] Tính momen của ngẫu lực.
b] Thanh quay đi một góc α = 300. Hai lực luôn luôn nằm ngang và vẫn đặt tại A và B [Hình 22.6b]. Tính momen của ngẫu lực
° Lời giải bài 6 trang 118 SGK Vật Lý 10:
a] Momen của ngẫu lực [4,5cm = 0,045m]: M = F.d = F.AB = 1.0,045 = 0,045 [N.m].
b] Momen của ngẫu lực: M’ = F.BI
– Xét ΔAIB vuông tại I nên có: BI = AB.cosα = 0,045.cos300 = 0,039[m]
⇒ M’ = 1.0,039 = 0,039 [N.m].
Hy vọng với bài viết về Ngẫu lực là gì? Công thức tính Momen của ngẫu lực và bài tập vận dụng ở trên hữu ích cho các em. Mọi góp ý và thắc mắc các em vui lòng để lại bình luận dưới bài viết để Hay Học Hỏi ghi nhận và hỗ trợ, chúc các em học tập tốt.
¤ Xem thêm các bài viết khác tại:
Đăng bởi: THPT Sóc Trăng
Chuyên mục: Giáo Dục