Title CHỦ ĐỀ TÁC DỤNG LÀM QUAY CỦA LỰC HDG.docx ✅

HỌC SINH GIỎI KHOA HỌC TỰ NHIÊN 8 – VẬT LÍ Trang | 1 Chủ đề: TÁC DỤNG LÀM QUAY CỦA LỰC A. LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM 1. Moment lực. Công thức tính moment lực: M = F.d Trong đó: + M là moment lực (N.m); + F là độ lớn của lực tác dụng lên điểm đặt (N); + d là khoảng cách từ trục đến điểm đặt (cánh tay đòn) (m). *Điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định (hay quy tắc moment lực): Muốn cho một vật có trục quay cố định ở trạng thái cân bằng thì tổng các moment lực có xu hướng làm vật quay theo chiều kim đồng hồ phải bằng tổng các moment lực có xu hướng làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ. 2. Điều kiện cân bằng của đòn bẩy: F 1 .l 1 = F 2 .l 2 Trong đó: + F 1 ; F 2  là các lực tác dụng lên đòn bẩy. + l 1 ; l 2  là các tay đòn của lực hay khoảng cách từ giá của các lực đến trục quay. Khoảng cách giữa điểm tựa O và phương của lực gọi là cánh tay đòn của lực. *Lưu ý: Trường hợp có nhiều lực tác dụng thì điều kiện cân bằng của đòn bẩy ta có thể biểu diễn: F 1 .l 1 + F 2 .l 2 + ….+F n .l n = F ’ 1 .l ’ 1 + F ’ 2 .l ’ 2 + … + F ’ n .l ’ n Trong đó: + F 1 , F 2 , …., F n là các lực tác dụng làm đòn bẩy quay theo chiều kim đồng hồ. + F ’ 1 , F ’ 2 , …, F ’ n là các lực tác dụng làm đòn bẩy quay ngược chiều kim đồng hồ. + l 1 , l 2 , …, l n   và l ’ 1 , l ’ 2 , …, l ’ n là cánh tay đòn của các lực tương ứng. B. BÀI TẬP Dạng 1. Bài tập định tính Câu 1. Vì sao khi ốc quá chặt, người thợ thường dùng thêm một đoạn ống thép để nối dài thêm cán của cờ-lê. Hướng dẫn giải: Vì khi nối dài thêm thì khoảng cánh từ trục quay đến điểm đặt của lực tay sẽ tăng nên tác dụng làm quay của lực tăng dễ dàng vặn được ốc. Câu 2. Trong các trường hợp dưới đây trường hợp nào khi lực tác dụng lên cánh cửa sẽ làm quay cánh cửa? Giải thích. Trường hợp 1: Học sinh A tác dụng lực lên nắm tay theo hướng vuông góc với mặt phẳng cửa. Trường hợp 2: Học sinh B tác dụng lực lên nắm tay hướng vào bản lề cửa và song song với mặt phẳng cửa. Trường hợp 3: Học sinh C tác dụng lực lên nắm tay hướng từ bản lề ra ngoài và song song với mặt phẳng cửa
HỌC SINH GIỎI KHOA HỌC TỰ NHIÊN 8 – VẬT LÍ Trang | 2 Hướng dẫn giải: Trường hợp 1 khi lực của học sinh A tác dụng lên nắm tay cửa theo hướng vuông góc có thể làm quay cánh cửa. Vì lực tác dụng lên vật sẽ làm quay vật, khi lực đó không song song với trục quay và có giá không đi qua trục quay. Câu 3. Hãy chỉ ra điểm tựa, các điểm tác dụng của lực F 1 , F 2 lên đòn bẩy trong hình vẽ sau: Hướng dẫn giải: - Điểm tựa: vị trí mái chèo tựa vào mạn thuyền. - Điểm tác dụng của lực F 1 : chỗ nước đẩy vào mái chèo. - Điểm tác dụng của lực F 2 : vị trí tay cầm mái chèo. Câu 4. Một bạn nhỏ cần mở một chiếc cổng sắt (như hình bên dưới) rất nặng bằng cách đẩy nó quay quanh bản lề. Bạn này cần tác dụng lực vào điểm nào ở trên hình để có thể mở cổng dễ dàng nhất, dùng ít lực nhất. Hướng dẫn giải: Để có thể mở cổng dễ dàng và dùng ít lực nhất, bạn này cần tác dụng lực vào điểm A vì điểm A là nơi xa bản lề nhất, khoảng cách từ trục quay đến giá của lực sẽ lớn nên lực tác dụng vào cửa để mở cửa là sẽ nhỏ. Câu 5. Tại sao khi mở nắp hộp không dùng đồng xu để mở mà thường dùng thìa? Hướng dẫn giải: Vì khoảng cách từ điểm tựa O (cạnh của hộp) đến điểm tác dụng lực của vật O 1 (chỗ nắp hộp đè lên thìa hoặc đồng xu) khi dùng thìa và đồng xu là như nhau, nhưng khoảng cách từ điểm tựa O (cạnh của hộp) đến điểm tác dụng lực của người O 2 (chỗ tay cầm) ở thìa lớn hơn đồng xu nên ta được lợi về lực nhiều hơn khi dùng đồng xu. Câu 6. Một vận động viên thực hiện một cú ném bóng có được xem là đòn bẩy hay không? Giải thích vì sao và đó đòn bẩy loại mấy? Hướng dẫn giải: Có thể xem là đòn bẩy. Vì khi thực hiện co, khớp tay đã tạo nên một đòn bẩy với khuỷu tay là điểm tựa, cánh tay trên tạo nên một lực F 1 để giữ và ném bóng còn cánh tay dưới tạo nên một lực F 2 để giữa cánh tay cho bóng đi đúng hướng. A B C
HỌC SINH GIỎI KHOA HỌC TỰ NHIÊN 8 – VẬT LÍ Trang | 3 Đó là đòn bẩy loại 1. Câu 7. Quan sát hình ảnh sau và trả lời các câu hỏi sau: a) Khi bàn chân chúng ta đi tạo nên một đòn bẩy. Vậy đòn bẩy được tạo ra từ nâng gót chân khi đi thuộc đòn bẩy loại mấy? Vì sao? b) Ngón chân ta là điểm tựa, vậy làm thế nào để giảm thiểu lực dồn vào ngón chân giúp giảm bớt bị đau ngón chân? Hướng dẫn giải: a) Đòn bẩy loại 2. Các đầu ngón chân là điểm tựa, mu bàn chân là kháng trở (trọng lượng), gót chân là lực nâng. b) Khi vận động nhiều như chạy nhảy, để giảm thiểu đau ngón chân như sau: - Mang giày thể thao khi vận động. - Để ngón chân được nghỉ ngơi sau thời gian dài hoạt động. - Làm việc vừa sức, tránh tạo áp lực lên các khớp ngón chân. - Có thể dùng nẹp cố định: giúp hỗ trợ giảm áp lực lên ngón chân cái khi vận động. - Đến bác sĩ khi cần thiết. Sử dụng thuốc làm giảm cơn đau và kiểm soát các triệu chứng đi kèm. Câu 8. Hãy vẽ hình để minh họa cho đòn bẩy của cánh tay (hình bên dưới). Cánh tay là đòn bẩy loại mấy, vì sao? Hướng dẫn giải: Cánh tay là đòn bẩy loại 3. Vì đòn bẩy có điểm tựa ở đầu, vật ở đầu bên kia và lực tác dụng ở trong khoảng giữa điểm tựa và vật. Dạng 2. Bài tập định lượng. Dạng 2.1. Điều kiện cân bằng của đòn bẩy. Vật Điểm tựa Lực nâng Sức kháng trở
HỌC SINH GIỎI KHOA HỌC TỰ NHIÊN 8 – VẬT LÍ Trang | 4 Câu 1. Một người dùng một đòn gánh dài 150 cm để gánh nước. Thùng thứ nhất nặng 20 kg, thùng thứ hai nặng 30 kg. Gọi điểm tiếp xúc giữa vai với đòn gánh là O, điểm treo thùng thứ nhất vào đòn gánh là O 1 , điểm treo thùng thứ hai vào đòn gánh là O 2 . Xác định vị trí vai người gánh nước để đòn gánh cân bằng. Hướng dẫn giải Trọng lượng của thùng thứ nhất là: P 1  = 10.m 1  = 10.20 = 200 N Trọng lượng của thùng thứ hai là: P 2  = 10.m 2  = 10.30 = 300 N Đòn gánh dài 150 cm nên: OO 1 + OO 2 = 150 OO 2 = 150 – OO 1 (1) Để gánh nước cân bằng thì: P 1 OO 1  = P 2 OO 2  (2) Thay (1) vào (2) ta được: P 1 OO 1  = P 2 .(150 – OO 1 ) 200.OO 1 = 300.(150 - OO 1 ) OO 1 = 90 cm OO 2 = 150 – OO 1 = 150 – 90 = 60 cm Câu 2. Một thanh kim loại đồng chất AB dài 160 cm, ở đầu A người ta treo một vật có khối lượng m 1 = 9kg, điểm tựa O nằm cách A một đoạn 40 cm. a) Hỏi phải treo vào đầu B một vật có khối lượng m 2 bằng bao nhiêu để thanh cân bằng? b) Giữ nguyên vật m 2 , người ta dịch chuyển điểm tựa O về phía đầu B và cách B một đoạn 60cm. Hỏi phải thay đổi khối lượng vật m 1 như thế nào để thanh vẫn cân bằng? Hướng dẫn giải a) AB = OA + OB OB = AB – OA = 160 – 40 = 120 cm Trọng lượng của vật m 1 : P 1 = 10.m 1 = 90 N Để thanh cân bằng thì: P 1 OA = P 2 OB   P 2 = = = 30 N Vậy phải treo vào đầu B một vật có khối lượng m 2 = = = 3 kg b) Ban đầu O cách B là 120 cm nhưng dịch chuyển O về phía B thêm một đoạn 60 thì OB = 60 cm OA = AB – OB = 160 – 60 = 100 cm Để thanh cân bằng thì: P 1 OA = P 2 OB   P 1 = = = 18 N Vậy lúc này khối lượng m 1 = 1,8 kg tức là phải vớt khối lượng m 1 đi 7,2kg. Câu 3. Hai bản kim loại đồng chất tiết diện đều có cùng chiều dài l = 20cm và cùng tiết diện nhưng có trọng lượng riêng khác nhau d 1 = 1,25.d 2 . Hai bản được hàn dính lại ở một đầu O và được treo bằng sợi dây. Để thanh nằm ngang người ta thực hiện hai biện pháp sau: a) Cắt một phần của thanh thứ nhất và đem đặt lên chính giữa của phần còn lại. Tìm chiều dài phần bị cắt. b) Cắt bỏ một phần của bản thứ nhất. Tìm phần bị cắt đi. Hướng dẫn giải a) l l