Cân bằng của vật rắn có trục quay cố định mặt chân đế

BÀI 9 : CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN CÓ TRỤC QUAY CỐ
ĐỊNH. MẶT CHÂN ĐẾ

I / MỤC TIÊU :
Hiểu được điều kiện cân bằng của vật rắn có trục quay cố định chỉ là điều
kiện về momen các ngoại lực và là trường hợp riêng của điều kiện cân bằng
tổng quát.
Hiểu được thế nào là cân bằng bền, không bền, phiếm định.
Hiểu thế nào là mặt chân đế của một vật và giải thích cách làm tăng mức
vững vàng của một vật.
II / CHUẨN BỊ :
1 / Giáo viên :
 Chuẩn bị TN đĩa momen (hình 10.1 SGK).
 Nếu có thể, chuẩn bị hộp hình khối chữ nhật và miếng kê như
Hình 10.5 SGK.
2 / Học sinh :
Ôn lại điều kiện cân bằng tổng quát của vật rắn.
III / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC :

Hoạt động của học sinh
Hoạt động 1 :

Hoạt động của giáo viên


GV : Làm thí nghiệm hình 10.1
HS : Độ lớn của lực F1

GV : Hãy cho biết độ lớn của lực F1 ?

HS : Độ lớn của cánh tay đòn của lực

GV : Hãy cho biết độ lớn của cánh tay

F1

đòn của lực F1 ?
GV : Hãy tính moment lực của lực F1 ?

HS : Độ lớn của moment lực của lực F1
GV : Hãy cho biết độ lớn của lực F2 ?
HS : Độ lớn của lực F2

GV : Hãy cho biết độ lớn của cánh tay

HS : Độ lớn của cánh tay đòn của lực

đòn của lực F2 ?

F2

GV : Hãy tính moment lực của lực F2 ?
GV : Em có nhận xét gì về moment của

HS : Độ lớn của moment lực của lực F2
HS : Moment của 2 lực này là M
M

2

1

hai lực này ?

và

có độ lớn bằng nhau nhưng có dấu

ngược nhau. Tổng đại số của hai

GV : Phát biểu điều kiện cân bằng của

moment này bằng không ?

một vật có trục quay cố định ?

HS : Điều kiện cân bằng của một vật có
trục quay cố định tổng đại số tất cả các
momen lực đặt lên vật đối với trục quay GV : Điều kiện này còn gọi là gì ?
đó bằng không.


i

=0

Mi = M1 + M2 + ...


HS : Quy tắc moment.

GV : Làm thí nghiệm 10.2a

Hoạt động 2 :

GV : Cân bằng bền là gì ?

HS : Quan sát thí nghiệm.

GV : Giải thích lý do tại sao xảy ra ?

HS : Nêu định nghĩa cân bằng bền.
GV : Làm thí nghiệm 10.2b
GV : Cân bằng không bền là gì ?
HS : Quan sát thí nghiệm.

GV : Giải thích lý do tại sao xảy ra ?

HS : Nêu định nghĩa cân bằng không
bền.

GV : Làm thí nghiệm 10.2c
GV : Cân bằng phiếm định là gì ?
GV : Giải thích lý do tại sao xảy ra ?

HS : Quan sát thí nghiệm.
HS : Nêu định nghĩa cân bằng phiếm

GV : Mô tả hình 10.4

định.

GV : Thế nào là mặt chân đế của 1 vật
?

Hoạt động 3 :

GV : Làm thí nghiệm hình 10.5

HS : Quan sát hình vẽ trong sách giáo

GV : Điều kiện cân bằng của một vật

khoa

có mặt chân đế là gì ?

HS : Nêu định nghĩa mặt chân đế.

GV : Lấy ví dụ về tủ càng cao, càng

HS : Quan sát thí nghiệm.

rộng ?

HS : Nêu điều kiện cân bằng của một

GV : Có nhận xét gì về mức vững vàng


vật có mặt chân đế.

của trạng thái cân bằng ?

HS : Trọng tâm càng cao và diện tích
mặt chân đế càng nhỏ thì mức vững
vàng của vật càng kém và ngược lại.

IV / NỘI DUNG :
1. Điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định
(còn gọi là qui tắc momen)
Điều kiện cân bằng tĩnh của một vật rắn có trục quay cố định là tổng đại số
tất cả các momen lực đặt lên vật đối với trục quay đó bằng không.



Mi = M1 + M2 + ... = 0

i

2. Các dạng cân bằng của vật rắn có trục quay cố định.
a. Cân bằng bền :
Trạng thái cân bằng của một vật là bền nếu khi vật bị lệch khỏi trạng thái
đó thì nó sẽ trở lại vị trí cân bằng ban đầu dưới tác dượng của trọng lực.
b. Cân bằng không bền :
Trạng thái cân bằng của một vật là không bền, nếu khi vật bị lệch khỏi
trạng thái đó thì vật sẽ chuyển sang trạng thái cân bằng mới dưới tác dụng
của trọng lực.
c. Cân bằng phiếm định :

Trạng thái cân bằng của một vật là phiếm định nếu như vật bị lệch khỏi
trạng thái đó thì vật năm ở ngay trạng thái cân bằng lúc bị lệch.
d. Nguyên nhân của các trạng thái cân bằng khác nhau :
Khi vị trí trọng tâm của vật ở trạng thái cân bằng thấp hơn so với vị trí
trọng tâm của nó ở các vị trí lân cận, thì vật nằm ở trạng thái cân bằng bền.
Khi vị trí trọng tâm của vật ở trạng thái cân bằng cao hơn so với vị trí trọng
tâm của nó ở các vị trí lân cận thì vật nằm ở trạng thái cân bằng không bền.
Khi vị trí trọng tâm của vật ở trạng thái cân bằng không đổi hoặc ở một độ
cao không đổi thì vật nằm ở trạng thái cân bằng phiếm định.
3. Mặt chân đế. Tính vững vàng của một vật có mặt chân đế.
a. Mặt chân đế
Mặt chân đế của một vật là đa giác lồi nhỏ nhất chứa các điểm tiếp xúc giữa
vật và mặt đỡ.
b. Điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế
Điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế là đường tác dụng của trọng
lực phải đi qua mặt chân đế (hay là trọng tâm “rơi” trên mặt chân đế)
c. Mức vững vàng của trạng thái cân bằng.
Trọng tâm càng cao và diện tích mặt chân đế càng nhỏ thì mức vững vàng
của vật càng kém và ngược lại.
V / CỦNG CỐ VÀ DẶN DÒ :
Trả lời câu hỏi 1, 2 và các bài tập 1,2,3,4.
Xem bài 11.