Giải SBT Vật lí 10 trang 32 Cánh diều

Giải SBT Vật lí 10 trang 32 Cánh diều

Bài 2.59 trang 32 SBT Vật lí 10: Một vật có trục quay cố định chịu tác dụng của lực $\overrightarrow{F}$. Tình huống nào sau đây, lực $\overrightarrow{F}$sẽ gây tác dụng làm quay đối với vật?

A. Giá của lực $\overrightarrow{F}$không đi qua trục quay.

B. Giá của lực $\overrightarrow{F}$song song với trục quay.

C. Giá của lực $\overrightarrow{F}$đi qua trục quay.

D. Giá của lực $\overrightarrow{F}$có phương bất kì.

Lời giải

Đáp án đúng là: A

Lực $\overrightarrow{F}$sẽ gây tác dụng làm quay đối với vật khi giá của lực không đi qua trục quay.

Bài 2.60 trang 32 SBT Vật lí 10: Cặp lực nào trong hình 2.17 là ngẫu lực?

A. Hình a.

B. Hình b.

C. Hình c.

D. Hình d.

Lời giải

Đáp án đúng là: B

Ngẫu lực là hệ gồm hai lực cùng phương, ngược chiều và có độ lớn bằng nhau, cùng tác dụng lên một vật nhưng có vị trí điểm đặt khác nhau.

Bài 2.61 trang 32 SBT Vật lí 10:Hai thanh dầm thép đồng chất, có trọng tâm tại A và B, đặt chồng lên nhau như hình 2.18. Thanh dài hơn có trọng lượng 10 kN.

a. Xác định hợp lực (độ lớn P và giá) của các trọng lực tác dụng lên hai thanh dầm.

b. Hai thanh dầm được đặt lên các cột đỡ tại O₁ và O₂. Để hệ đứng yên thì hợp lực $\overrightarrow{F}$của các lực đỡ bởi hai cột phải cân bằng với hợp lực $\overrightarrow{P}$xác định ở câu a. Hỏi mỗi cột đỡ chịu một lực bằng bao nhiêu?

Lời giải

a. Áp dụng quy tắc hợp lực song song, cùng chiều cho hai trọng lực $\overrightarrow{P_1}$và $\overrightarrow{P_2}$của hai thanh, ta xác định được hợp lực $\overrightarrow{P}$như hình 2.61G, trong đó:

Hai thanh dầm đồng chất, dựa vào hình vẽ ta có thể thấy thanh A có khối lượng bằng một nửa khối lượng thanh B

- Độ lớn P = P₁ + P₂ = 5 + 10 = 15 (kN)

- Giá của $\overrightarrow{P}$đi qua điểm O chia đoạn thẳng AB theo tỉ lệ:

$\frac{OA}{OB}=\frac{P_2}{P_1}=\frac{10}{5}=2$

Mà khoảng cách giữa giá của $\overrightarrow{P_1}$và $\overrightarrow{P_2}$là $\frac{L}{4}$nên khoảng cách từ giá của $\overrightarrow{P}$đến giá của $\overrightarrow{P_1}$và $\overrightarrow{P_2}$lần lượt là $\frac{L}{6}$và $\frac{L}{12}$.

b. Hợp lực $\overrightarrow{F}$của các lực đỡ bởi hai cột phải cân bằng với $\overrightarrow{P}$

$\Rightarrow$Tức là: F = P = 15 kN, $\overrightarrow{F}$ngược chiều và có giá trùng với giá của $\overrightarrow{P}$.

Vì $\overrightarrow{F}$là hợp lực của hai lực đỡ $\overrightarrow{F_1}$và $\overrightarrow{F_2}$song song, cùng chiều nên:

$F_1+F_2=F=15kN$

$\frac{F_1}{F_2}=\frac{O_{2}H}{O_{1}H}=\frac{\frac{L}{12}+\frac{L}{2}}{\frac{L}{6}+\frac{L}{4}}=\frac{7}{5}$

Ta xác định được lực mà mỗi cột đỡ phải chịu là:

F₁ = 8,75 kN và F₂ = 6,25 kN

Bài 2.62 trang 32 SBT Vật lí 10: Một đĩa tròn phẳng, mỏng, đồng chất, bán kính R sẽ có điểm đặt của trọng lực tại tâm của đĩa. Hỏi khi khoét một lỗ tròn bán kính $\frac{R}{2}$(hình 2.19) thì trọng tâm của đĩa sẽ ở vị trí nào?

Lời giải

Trọng tâm của đĩa bị khoét là điểm đặt hợp lực của trọng lực P_K của hình tròn tâm K bán kính $\frac{R}{2}$và trọng lực P_I của phần đĩa còn lại sau khi khoét đi hai lỗ tròn đối xứng qua I.

Ta có: $IK=OK+OI=\frac{R}{2}$

Vì đĩa phẳng đồng chất nên trọng lượng mỗi phần đĩa tỉ lệ với diện tích. Gọi P là trọng lượng của đĩa nguyên, ta có:

$\frac{P_K}{P}=\frac{\pi {\left(\frac{R}{2}\right)}^2}{\pi R^2}=\frac{1}{4}$$\Rightarrow P_K=\frac{P}{4};P_I=P-2P_K=\frac{P}{2}$

Áp dụng quy tắc hợp lực song song cùng chiều cho các trọng lực P_I và P_K, ta xác định được điểm đặt O của hợp lực sẽ chia đoạn thẳng IK theo tỉ lệ:

$\frac{OI}{OK}=\frac{P_K}{P_I}=\frac{\frac{P}{4}}{\frac{P}{2}}=\frac{1}{2}\Rightarrow OI=\frac{R}{6}$