Giải bài tập KHTN lớp 8 Bài 19: Tác dụng làm quay của lực – Moment lực
Mở đầu trang 92 Bài 19 KHTN lớp 8: Hai lực khác nhau ở những điểm nào khi một lực chỉ làm quay cánh cửa (Hình a), còn lực kia chỉ làm ngăn kéo dịch chuyển theo đường thẳng (Hình b)?
Trả lời:
Hai lực khác nhau ở những điểm:
– Lực ở hình a: Có phương không song song với trục bản lề cố định, không cắt trục quay.
– Lực ở hình b: Có phương song song với trục bản lề cố định.
1. Tác dụng làm quay của lực
Câu hỏi thảo luận trang 92 KHTN lớp 8: Thí nghiệm 1: Khảo sát sự ảnh hưởng của phương và chiều của lực đến sự quay
Chuẩn bị: cánh cửa lớp học (có thể quay xung quanh trục bản lề cố định).
Tiến hành thí nghiệm:
– Yêu cầu một số học sinh thực hiện động tác đóng cửa với những lực có phương, chiều và điểm đặt khác nhau trên cánh cửa (Hình 19.1).
– Nêu nhận xét về kết quả tác dụng của lực trong mỗi trường hợp.
Trả lời:
– Kết quả tác dụng của lực trong hình 19.1a: Không làm cánh cửa di chuyển.
– Kết quả tác dụng của lực trong hình 19.1b và hình 19.1c: Đều làm cánh cửa quay, nhưng lực trong hình 19.1c làm cánh cửa quay nhanh hơn.
Câu hỏi thảo luận 1 trang 92 KHTN lớp 8: Tiến hành Thí nghiệm 1 và trả lời các câu hỏi sau:
a. Nếu lực tác dụng có phương đi qua trục bản lề thì cánh cửa có quay không?
b. Để làm cánh cửa quay quanh trục bản lề thì lực tác dụng phải có hướng (phương, chiều) thế nào?
Trả lời:
a. Lực tác dụng có phương đi qua trục bản lề thì cánh cửa không quay.
b. Để làm cánh cửa quay quanh trục bản lề thì lực tác dụng phải có phương không song song với trục bản lề và không cắt bản lề.
Luyện tập 1 trang 92 KHTN lớp 8: Tác dụng cùng một lực F vào cờ lê theo hai cách như hình dưới. Cách nào có thể tháo lắp được bu lông? Vì sao?
Trả lời:
Cách ở hình b có thể tháo lắp được bu lông vì có phương vuông góc với trục quay và không đi qua trục quay.
Câu hỏi thảo luận trang 93 KHTN lớp 8: Khảo sát sự phụ thuộc của điểm đặt và độ lớn của lực đến sự quay.
Chuẩn bị:
– Một thanh gỗ dài khoảng 80 cm, có gắn các chốt cách đều nhau 10 cm. Thanh gỗ có thể quay quanh trục O.
– Giá đỡ.
– Các quả cân 20 g, 50 g, 100 g, 200 g.
Bước 1: Tại điểm A cách trục quay 30 cm, gắn quả cân khối lượng 100 g. Tại điểm E, ta thay đổi độ lớn lực tác dụng bằng cách lần lượt gắn các quả cân khối lượng 20 g, 50 g, 200 g để thanh quay và nâng vật treo ở A lên.
Nhận xét tác dụng làm quay của lực.
Bước 2: Giữ nguyên quả cân treo ở A. Để thay đổi khoảng cách từ điểm đặt của lực tác dụng đến điểm đặt O, gắn quả cân 50 g lần lượt vào các điểm B, C, D, E.
Nhận xét tác dụng làm quay của lực.
Trả lời:
– Ở bước 1, khi thay đổi độ lớn của lực tác dụng bằng cách lần lượt gắn các quả cân khối lượng tăng dần tại điểm E, ta thấy
+ Khi treo quả cân khối lượng 20 g, 50 g thì không nâng được vật A lên, thanh gỗ quay ngược chiều kim đồng hồ (thanh quay ngả về phía điểm A).
+ Khi treo quả cân khối lượng 200 g thì nâng được vật A lên, thanh gỗ quay cùng chiều kim đồng hồ (thanh quay ngả về phía điểm E).
– Ở bước 2, khi thay đổi khoảng cách điểm đặt của lực tác dụng, ta thấy tại các điểm B, C, D, E thanh gỗ đều quay ngược chiều kim đồng hồ (thanh quay treo ngả về phía điểm A). Ở trường hợp, treo quả cân tại B thanh quay ngả về phía A nhanh nhất.
Câu hỏi thảo luận 2 trang 93 KHTN lớp 8: Từ thí nghiệm Hình 19.2, hãy cho biết tác dụng làm quay của lực phụ thuộc như thế nào vào:
– Độ lớn của lực tác dụng.
– Điểm đặt của lực tác dụng.
Trả lời:
Tác dụng làm quay của lực phụ thuộc tỉ lệ thuận với độ lớn của lực tác dụng và phụ thuộc vào vị trí điểm đặt của lực tác dụng.
– Điểm đặt của lực càng xa trục quay, độ lớn lực tác dụng càng lớn thì tác dụng làm quay của lực đối với trục quay càng lớn.
– Điểm đặt của lực càng gần trục quay, độ lớn lực tác dụng càng nhỏ thì tác dụng làm quay của lực đối với trục quay càng nhỏ.
2. Moment lực
Câu hỏi thảo luận 3 trang 93 KHTN lớp 8: a. Moment lực khác với lực ở điều gì? Nêu ví dụ minh họa.
b. Moment lực phụ thuộc vào những yếu tố nào?
Trả lời:
a.
|
|
Moment lực |
Lực |
|
Khác nhau |
là đại lượng đặc trưng cho khả năng của một lực làm quay một vật quanh một điểm hoặc một trục. |
là đại lượng vectơ biểu diễn phương, chiều, độ lớn của lực tác dụng lên vật. |
|
Ví dụ |
Lực trong trường hợp này làm vật quay quanh trục O. Moment lực của lực F phụ thuộc vào cánh tay đòn d và độ lớn lực F. |
– Lực có đặc điểm: + Điểm đặt tại A. + Cường độ F = 15 N. |
b. Moment lực phụ thuộc vào lực và cánh tay đòn.
Luyện tập 2 trang 94 KHTN lớp 8: Tác dụng cùng một lực F vào cờ lê tại hai điểm như hình dưới. Trường hợp nào giúp mở bu lông dễ hơn? Giải thích.
Trả lời:
Trường hợp b giúp mở bulông dễ hơn vì cánh tay đòn ở trường hợp b dài hơn cánh tay đòn ở trường hợp a giúp tác dụng làm quay của lực lên bulông lớn hơn.
Vận dụng 1 trang 94 KHTN lớp 8: Vì sao tay nắm cửa thường được lắp cách xa trục bản lề?
Trả lời:
Tay nắm cửa thường được lắp cách xa trục bản lề để cánh tay đòn d được dài hơn làm tăng tác dụng làm quay của lực lên trục bản lề giúp mở cửa, đóng cửa dễ dàng hơn.
Vận dụng 2 trang 94 KHTN lớp 8: Trả lời câu hỏi đã nêu ở phần Mở đầu bài học.
Trả lời:
|
Hình a) Mở cánh cửa |
Hình b) Mở ngăn kéo |
|
– Lực có phương không song song với trục bản lề. – Lực không cắt trục bản lề. |
– Lực có phương song song với trục bản lề. |
Luyện tập 3 trang 94 KHTN lớp 8: Các dụng cụ trong hình bên có công dụng gì trong thực tế?
Trả lời:
– Hình a) Bánh lái tàu: Khi bánh lái tàu quay có công dụng làm vật thay đổi hướng chuyển động.
– Hình b) Tời quay: Khi tời quay làm xô nước chuyển động theo phương thẳng đứng lên trên hoặc xuống dưới.
– Hình c) Cái tuanơvít: Khi tuanơvít quay làm ốc vít được vặn chặt hơn hoặc tháo ra.
– Hình d) Cái khóa vòi nước: Khi van vòi quay làm nước chảy ra hoặc bị chặn lại