Vấn đề 6: Mômen lực. Điều kiện cân bằng của vật

Chọn phát biểu đúng.
A. Mômen lực tác dụng lên vật là đại lượng vô hướng.
B. Mômen lực đối với một trục quay được đo bằng tích của lực với cánh tay đòn của nó.
C. Mômen lực là đại lượng đặc trưng cho độ mạnh yếu của lực.
D. Đơn vị của mômen lực là N/m.

Mômen lực đối với một trục quay là đặc trưng cho tác dụng
A. làm vật chuyển động tịnh tiến.                     
B. làm quay vật.
C. vừa làm vật quay vừa chuyển động tịnh tiến.             
D. làm vật cân bằng.

Chọn các phát biểu đúng. (Câu hỏi nhiều lựa chọn)

1. Có thể dùng quy tắc hợp lực song song (ngược chiều) để tìm hợp lực của ngẫu lực.

2. Ngẫu lực là hệ gồm hai lực song song, ngược chiều và có độ lớn bằng nhau.

3. Mômen của ngẫu lực tính theo công thức: M = F.d (trong đó d là cánh tay đòn của ngẫu lực).

4. Nếu vật không có trục quay cố định chịu tác dụng của ngẫu lực thì nó sẽ quay quanh một trục đi qua trọng tâm và vuông góc với mặt phẳng chứa ngẫu lực.

5. Khi lực tác dụng càng lớn thì mômen của lực càng lớn.

6. Khi tác dụng một lực có giá đi qua trọng tâm của một vật thì vật đó sẽ vừa có chuyển động tịnh tiến, vừa có chuyển động quay.

Trên hai đĩa của một cân thăng bằng, người ta đặt hai đồng hồ cát giống hệt nhau có cùng trọng lượng. Cân ở trạng thái cân bằng, người ta nhanh tay lật ngược một trong hai đồng hồ cát, hiện tượng xảy ra tiếp theo là
A. cân bên đồng hồ cát bị lật sẽ nghiêng xuống.
B. cân bên đồng hồ cát không bị lật sẽ nghiêng xuống.
C. cân vẫn thăng bằng.
D. cân bị nghiêng về phía đồng hồ cát không bị lật, sau khi cát chảy hết thì cân nghiêng về phía còn lại.

Xác định mômen do lực F có độ lớn 10 N tác dụng vuông góc lên cờ lê để làm xoay bu lông. Biết cờ lê có chiều dài 15 cm và khoảng cách từ điểm đặt của lực đến bu lông vào cỡ 11 cm. 

Một bu lông nối khung chính và khung sau của xe đạp leo núi cần moment lực 15 N.m để siết chặt. Nếu bạn có khả năng tác dụng lực 40 N lên cờ lê theo một hướng bất kì thì chiều dài tối thiểu của cờ lê để tạo ra moment lực cần thiết bằng bao nhiêu?

Tác dụng các lực F có độ lớn như nhau vào cùng một vị trí trên nhưng khác hướng như hình vẽ. Trường hợp nào mômen của lực F có tác dụng làm quay vật quanh O là lớn nhất, nhỏ nhất? Giải thích.

Một xe cẩu có chiều dài cần trục l = 20m bám nghiêng ${30}^0$ so với phương thẳng. Đầu cần trục có treo một thùng hàng nặng 2 tấn như hình vẽ. Xác định mômen lực do thùng hàng tác dụng lên đầu cần trục đối với trục quay đi qua đầu còn lại của cần trục gắn với thân máy. Lấy g = 9,8 m/${\mathrm{s}}^2$. 

Biển quảng cáo của một quán cà phê được treo cân bằng nhờ một dây nằm ngang và dây còn lại hợp với trần một góc α như hình vẽ. Giữ cho một dây luôn căng và có phương nắm ngang, thay đổi vị trí và độ dài dây treo trên trần. 

a) Xác định điều kiện góc α để hệ có thể cân bằng.
b) Biển quảng cáo có trọng lượng là P, tính lực căng trên hai dây treo. 

Cho biết người chị (bên phải) có trọng tượng ${\mathrm{P}}_2$ = 300 N, khoảng cách ${\mathrm{d}}_2$ = 1 m, còn người em có trọng lượng ${\mathrm{P}}_1$ = 200 N. Khoảng cách ${\mathrm{d}}_1$ phải bằng bao nhiêu để bập bênh cân bằng? 

Một chiếc xe đẩy chuyển vật liệu có cấu tạo như hình vẽ. Tổng khối lượng vật liệu và xe là 80 kg. Áp dụng quy tắc mômen, tính lực nâng đặt vào tay cầm để giữ xe thăng bằng. Lấy g = 9,8 m/${\mathrm{s}}^2$. 

Một cột truyền tải điện có các dây cáp dẫn điện nằm ngang ở đầu cột và được giữ cân bằng thẳng đứng nhờ dây thép gắn chặt xuống đất như hình vẽ. Biết dây cáp thép tạo góc ${30}^0$ so với cột điện, các dây cáp dẫn điện tác dụng lực kéo F = 800 N vào đầu cột theo phương vuông góc với cột. Xác định lực căng của dây cáp thép để cột thăng bằng. 

Để nhổ một cây đinh ghim vào bàn tạo thành một góc ${30}^0$ so với phương thẳng đứng, ta tác dụng lực F = 160 N theo phương vuông góc với cán búa như hình. Búa có thể quay quanh trục quay vuông góc với mặt phẳng hình vẽ tại điểm O, khoảng cách từ điểm đặt tay đến trục quay là 30 cm và khoảng cách từ đầu đỉnh đến trục quay là 5 cm. Xác định lực do búa tác dụng lên đinh. 

Một con tàu vượt biển lớn bị mắc cạn gần đường bờ biển (tương tự trường hợp của tàu Costa Concordia vào ngày 13/01/2012 tại Ý) và nằm nghiêng ở một góc như hình vẽ. Người ta đã sử dụng các  tàu cứu hộ để gây ra một lực F = 5,0.${10}^5$ N tác dụng vào điểm A của tàu theo phương ngang để giúp tàu thẳng đứng trở lại. Xác định mômen lực của lực tác dụng này tương ứng với trục quay đi qua điểm tiếp xúc của tàu với mặt đất.

Ta cần tác dụng một mômen ngẫu lực 12 N.m để làm quay bánh xe như hình vẽ. Xác định độ lớn lực tác dụng vào bánh xe ở hình a và hình b. Từ đó, hãy cho biết trường hợp nào sẽ có lợi hơn về lực. 

Hình vẽ mô tả cấu trúc bên trong của một cánh tay người đang giữ một vật có trọng lượng 60 N. Búi cơ cung cấp một lực hướng lên. Lực của búi cơ có tác dụng làm cẳng tay quay ngược chiều kim đồng hồ quanh trục quay là khớp khuỷ tay. Tay sẽ giữ được vật nếu mômen của lực tác dụng bởi búi cơ bằng với mômen lực gây ra bởi trọng lượng của vật đối với khớp khuỷu tay. Hãy xác định độ lớn của lực sinh ra bởi búi cơ. 

Một người đang gánh lúa như hình bên. Hỏi vai người đặt ở vị trí nào trên đòn gánh để đòn gánh có thể nằm cân bằng trong quá trình di chuyển? Biết khối lượng hai bó lúa lần lượt là ${\mathrm{m}}_1$ = 9 kg; ${\mathrm{m}}_2$ = 7 kg và chiều dài đòn gánh là 1,5 m. Xem như điểm treo hai bó lúa sát hai đầu đòn gánh và bỏ qua khối lượng đòn gánh. 

An và Bình đang khiêng một thùng hàng khối lượng 30 kg bằng một đòn tre dài 2,2 m như hình. Hỏi phải treo thùng hàng ở điểm nào để lực đè lên vai Bình lớn hơn lực đè lên vai An 80 N? Bỏ qua khối lượng của đòn tre. 

Một tấm ván nặng 240 N được bắc qua một con mương. Trọng tâm của tấm ván cách điểm tựa A 2,4 m và cách điểm tựa B 1,2 m. Tìm lực mà tấm ván tác dụng lên điểm tựa A và B.