Vật lý 10 bài 20: Các dạng cân bằng, cân bằng bền, không bền, cân bằng của vật có mặt chân đế. Sự cân bằng của một vật giải thích cho nhiều hiện tượng trong thực tế như: Tại sao ô tô chất trên nóc xe nhiều hàng nặng lại dễ bị lật ở chỗ đường nghiêng, và tại sao con lật đật lại không bị lật đổ.
Để hiểu rõ hơn về các dạng cân bằng của vật, cân bằng bền và cân bằng không bền là gì? ví dụ thực tế về các dạng cân bằng, và cân bằng của vật có mặt chân đế, chúng ta cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây.
I. Các dạng cân bằng
– Xét sự cân bằng của các vật có một điểm tựa hay một trục quay cố định
– Vật sẽ ở trạng thái cân bằng khi trọng lực tác dụng lên vật có giá đi qua điểm tựa hoặc trục quay.
– Có ba dạng cân bằng là cân bằng bên, cân bằng không bền và cân bằng phiếm định.
1. Cân bằng không bền
– Là cân bằng mà khi vật bị kéo ra khỏi vị trí cân bằng một chút thì trọng lực có xu hướng kéo nó ra xa vị trí cân bằng đó.
2. Cân bằng bền
– Là cân bằng mà khi vật bị kéo ra khỏi vị trí cân bằng một chút thì trọng lực có xu hướng kéo vật trở về vị trí cân bằng đó.
3. Cân bằng phiếm định
– Là cân bằng mà khi vật bị kéo ra khỏi vị trí cân bằng một chút thì trọng lực có xu hướng giữ nó cân bằng ở vị trí mới
• Nguyên nhân gây ra các dạng cân bằng khác nhau đó là vị trí trọng tâm của vật
– Trường hợp cân bằng không bền, trọng tâm ở vị trí cao nhất so với các vị trí lân cận.
– Trường hợp cân bằng bền, trọng tâm ở vị trí thấp nhất so với các vị trí lân cận.
– Trường hợp cân bằng phiếm định, trọng tâm không thay đổi hoặc ở một độ cao không đổi
II. Cân bằng của vật có mặt chân đế
1. Mặt chân đế
– Khi vật tiếp xúc với mặt phẳng đỡ chúng bằng cả một mặt đáy thì mặt chân đế là mặt đáy của vật.
– Khi vật tiếp xúc với mặt phẵng đở chỉ ở một số diện tích rời nhau thì mặt chân đế là hình đa giác lồi nhỏ nhất bao bọc tất cả các diện tích tiếp xúc đó.
2. Điều kiện cân bằng của vật có mặt chân đế
– Điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế là giá của trọng lực phải xuyên qua mặt chân đế hay là trọng tâm rơi trên mặt chân.
3. Mức vững vàng của cân bằng
– Mức vững vàng của cân bằng được xác định bởi độ cao của trọng tâm và diện tích của mặt chân đế.
– Muốn tăng mức vững vàng của vật có mặt chân đế thì hạ thấp trọng tâm và tăng diện tích mặt chân đế của vật.
III. Bài tập về các dạng cân bằng
* Bài 1 trang 110 SGK Vật Lý 10: Thế nào là dạng cân bằng bền? không bền ? phiếm định?
° Lời giải bài 1 trang 110 SGK Vật Lý 10:
– Cân bằng không bền: Trọng tâm của vật nằm cao hơn trục quay. Khi vật bị lệch ra khỏi vị trí cân bằng thì không tự trở về trạng thái ban đầu được.
– Cân bằng bền: Trọng tâm của vật ở thấp hơn trục quay. Vật luôn có thể tự trở về trạng thái cân bằng ban đầu được.
– Cân bằng phiếm định : Trục quay đi qua trọng tâm của vật. Vật cân bằng ở mọi vị trí.
* Bài 2 trang 110 SGK Vật Lý 10: Vị trí trọng tâm của vật có vai trò gì đối với mỗi dạng cân bằng?
° Lời giải bài 2 trang 110 SGK Vật Lý 10:
– Tùy vị trí trọng tâm của vật cao hơn, thấp hơn hay bằng với trục quay mà ảnh hưởng quyết định đến dạng cân bằng của vật: Trọng tâm cao hơn trục quay, vật cân bằng không bền, thấp hơn trục quay vật cân bằng bền, trục quay đi qua trọng tâm vật cân bằng phiếm định.
– Trọng tâm càng thấp, diện tích mặt chân đế càng rộng thì mức vững vàng của vật càng cao.
* Bài 3 trang 110 SGK Vật Lý 10: Điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế là gì?
° Lời giải bài 3 trang 110 SGK Vật Lý 10:
– Điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế là giá của trọng lực phải xuyên qua mặt chân đế (hay trọng tâm “rơi” trên mặt chân đế). Muốn tăng mức vững vàng của vật có mặt chân đế thì hạ thấp trọng tâm vật và tăng diện tích mặt chân đế của vật.
* Bài 4 trang 110 SGK Vật Lý 10: Hãy chỉ rõ dạng cân bằng của:
a) Nghệ sĩ xiếc đang đứng trên dây (hình 20.7).
b) Cái bút chì được cắm vào con dao nhíp (hình 20.8).
c)quả cầu đồng chất trên một mặt có dạng như hình 20.9.
° Lời giải bài 4 trang 110 SGK Vật Lý 10:
a) Cân bằng không bền. Vì khi trọng tâm của nghệ sĩ xiếc bị lệch khỏi vị trí cân bằng, nó sẽ không trở về vị trí cũ nữa.
b) Cân bằng bền. Vì trọng tâm của hệ lúc này đặt gần sát ngón tay nên nếu đẩy nhẹ bút chì lệch một ít thì nó vẫn trở về được vị trí cân bằng ban đầu.
c) Quả cầu trên cao: Cân bằng không bền. Vì nếu đẩy nhẹ quả cầu ra thì nó sẽ lăn xuống dưới, không trở về vị trí cân bằng ban đầu được.
* Bài 5 trang 110 SGK Vật Lý 10: Người ta đã làm thế nào để thực hiện được mức vững vàng cao của trạng thái cân bằng ở những vật sau đây?
a) Đèn để bàn.
b) Xe cần cẩu.
c) Ô tô đua.
° Lời giải bài 5 trang 110 SGK Vật Lý 10:
a) Chân đèn phải nặng và mặt chân đế rộng.
b) Xe phải rất nặng và phải có mặt chân đế rất rộng bằng cách bố trí các cánh tay và điểm tựa di động.
c) Ô tô đua phải có trọng tâm thấp, mặt chân đế rộng.
* Bài 6 trang 110 SGK Vật Lý 10: Một xe tải lần lượt chở các vật liệu sau với khối lượng bằng nhau: thép lá, gỗ và vải. Trong trường hợp nào thì xe khó bị đổ nhất? dễ bị đổ nhất?
° Lời giải bài 6 trang 110 SGK Vật Lý 10:
– Khi chở thép, trọng tâm của cả xe và hàng là thấp nhất trong các trường hợp đã cho, nên mức vững vàng của xe lớn hơn, xe khó bị đổ nhất.
– Khi chở vải, vì vải nhẹ nên với cùng khối lượng với thép và gỗ thì kích thước thùng hàng vải là lớn nhất làm cho trọng tâm của xe và hàng cao nhất trong các trường hợp. Do đó xe dễ bị đổ nhất.
Hy vọng với bài viết về Các dạng cân bằng, cân bằng bền, không bền, cân bằng của vật có mặt chân đế ở trên hữu ích cho các em. Mọi góp ý và thắc mắc các em vui lòng để lại bình luận dưới bài viết để Hoàng Thùy Chi About ghi nhận và hỗ trợ, chúc các em học tập tốt.
Xem thêm Vật lý 10 bài 20
Vật lý 10 bài 20: Các dạng cân bằng, cân bằng bền, không bền, cân bằng của vật có mặt chân đế. Sự cân bằng của một vật giải thích cho nhiều hiện tượng trong thực tế như: Tại sao ô tô chất trên nóc xe nhiều hàng nặng lại dễ bị lật ở chỗ đường nghiêng, và tại sao con lật đật lại không bị lật đổ. Để hiểu rõ hơn về các dạng cân bằng của vật, cân bằng bền và cân bằng không bền là gì? ví dụ thực tế về các dạng cân bằng, và cân bằng của vật có mặt chân đế, chúng ta cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây. I. Các dạng cân bằng – Xét sự cân bằng của các vật có một điểm tựa hay một trục quay cố định – Vật sẽ ở trạng thái cân bằng khi trọng lực tác dụng lên vật có giá đi qua điểm tựa hoặc trục quay. – Có ba dạng cân bằng là cân bằng bên, cân bằng không bền và cân bằng phiếm định. 1. Cân bằng không bền – Là cân bằng mà khi vật bị kéo ra khỏi vị trí cân bằng một chút thì trọng lực có xu hướng kéo nó ra xa vị trí cân bằng đó. 2. Cân bằng bền – Là cân bằng mà khi vật bị kéo ra khỏi vị trí cân bằng một chút thì trọng lực có xu hướng kéo vật trở về vị trí cân bằng đó. 3. Cân bằng phiếm định – Là cân bằng mà khi vật bị kéo ra khỏi vị trí cân bằng một chút thì trọng lực có xu hướng giữ nó cân bằng ở vị trí mới • Nguyên nhân gây ra các dạng cân bằng khác nhau đó là vị trí trọng tâm của vật – Trường hợp cân bằng không bền, trọng tâm ở vị trí cao nhất so với các vị trí lân cận. – Trường hợp cân bằng bền, trọng tâm ở vị trí thấp nhất so với các vị trí lân cận. – Trường hợp cân bằng phiếm định, trọng tâm không thay đổi hoặc ở một độ cao không đổi II. Cân bằng của vật có mặt chân đế 1. Mặt chân đế – Khi vật tiếp xúc với mặt phẳng đỡ chúng bằng cả một mặt đáy thì mặt chân đế là mặt đáy của vật. – Khi vật tiếp xúc với mặt phẵng đở chỉ ở một số diện tích rời nhau thì mặt chân đế là hình đa giác lồi nhỏ nhất bao bọc tất cả các diện tích tiếp xúc đó. 2. Điều kiện cân bằng của vật có mặt chân đế – Điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế là giá của trọng lực phải xuyên qua mặt chân đế hay là trọng tâm rơi trên mặt chân. 3. Mức vững vàng của cân bằng – Mức vững vàng của cân bằng được xác định bởi độ cao của trọng tâm và diện tích của mặt chân đế. – Muốn tăng mức vững vàng của vật có mặt chân đế thì hạ thấp trọng tâm và tăng diện tích mặt chân đế của vật. III. Bài tập về các dạng cân bằng * Bài 1 trang 110 SGK Vật Lý 10: Thế nào là dạng cân bằng bền? không bền ? phiếm định? ° Lời giải bài 1 trang 110 SGK Vật Lý 10: – Cân bằng không bền: Trọng tâm của vật nằm cao hơn trục quay. Khi vật bị lệch ra khỏi vị trí cân bằng thì không tự trở về trạng thái ban đầu được. – Cân bằng bền: Trọng tâm của vật ở thấp hơn trục quay. Vật luôn có thể tự trở về trạng thái cân bằng ban đầu được. – Cân bằng phiếm định : Trục quay đi qua trọng tâm của vật. Vật cân bằng ở mọi vị trí. * Bài 2 trang 110 SGK Vật Lý 10: Vị trí trọng tâm của vật có vai trò gì đối với mỗi dạng cân bằng? ° Lời giải bài 2 trang 110 SGK Vật Lý 10: – Tùy vị trí trọng tâm của vật cao hơn, thấp hơn hay bằng với trục quay mà ảnh hưởng quyết định đến dạng cân bằng của vật: Trọng tâm cao hơn trục quay, vật cân bằng không bền, thấp hơn trục quay vật cân bằng bền, trục quay đi qua trọng tâm vật cân bằng phiếm định. – Trọng tâm càng thấp, diện tích mặt chân đế càng rộng thì mức vững vàng của vật càng cao. * Bài 3 trang 110 SGK Vật Lý 10: Điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế là gì? ° Lời giải bài 3 trang 110 SGK Vật Lý 10: – Điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế là giá của trọng lực phải xuyên qua mặt chân đế (hay trọng tâm “rơi” trên mặt chân đế). Muốn tăng mức vững vàng của vật có mặt chân đế thì hạ thấp trọng tâm vật và tăng diện tích mặt chân đế của vật. * Bài 4 trang 110 SGK Vật Lý 10: Hãy chỉ rõ dạng cân bằng của: a) Nghệ sĩ xiếc đang đứng trên dây (hình 20.7). b) Cái bút chì được cắm vào con dao nhíp (hình 20.8). c)quả cầu đồng chất trên một mặt có dạng như hình 20.9. ° Lời giải bài 4 trang 110 SGK Vật Lý 10: a) Cân bằng không bền. Vì khi trọng tâm của nghệ sĩ xiếc bị lệch khỏi vị trí cân bằng, nó sẽ không trở về vị trí cũ nữa. b) Cân bằng bền. Vì trọng tâm của hệ lúc này đặt gần sát ngón tay nên nếu đẩy nhẹ bút chì lệch một ít thì nó vẫn trở về được vị trí cân bằng ban đầu. c) Quả cầu trên cao: Cân bằng không bền. Vì nếu đẩy nhẹ quả cầu ra thì nó sẽ lăn xuống dưới, không trở về vị trí cân bằng ban đầu được. * Bài 5 trang 110 SGK Vật Lý 10: Người ta đã làm thế nào để thực hiện được mức vững vàng cao của trạng thái cân bằng ở những vật sau đây? a) Đèn để bàn. b) Xe cần cẩu. c) Ô tô đua. ° Lời giải bài 5 trang 110 SGK Vật Lý 10: a) Chân đèn phải nặng và mặt chân đế rộng. b) Xe phải rất nặng và phải có mặt chân đế rất rộng bằng cách bố trí các cánh tay và điểm tựa di động. c) Ô tô đua phải có trọng tâm thấp, mặt chân đế rộng. * Bài 6 trang 110 SGK Vật Lý 10: Một xe tải lần lượt chở các vật liệu sau với khối lượng bằng nhau: thép lá, gỗ và vải. Trong trường hợp nào thì xe khó bị đổ nhất? dễ bị đổ nhất? ° Lời giải bài 6 trang 110 SGK Vật Lý 10: – Khi chở thép, trọng tâm của cả xe và hàng là thấp nhất trong các trường hợp đã cho, nên mức vững vàng của xe lớn hơn, xe khó bị đổ nhất. – Khi chở vải, vì vải nhẹ nên với cùng khối lượng với thép và gỗ thì kích thước thùng hàng vải là lớn nhất làm cho trọng tâm của xe và hàng cao nhất trong các trường hợp. Do đó xe dễ bị đổ nhất. Hy vọng với bài viết về Các dạng cân bằng, cân bằng bền, không bền, cân bằng của vật có mặt chân đế ở trên hữu ích cho các em. Mọi góp ý và thắc mắc các em vui lòng để lại bình luận dưới bài viết để Hoàng Thùy Chi About ghi nhận và hỗ trợ, chúc các em học tập tốt. Đăng bởi: Hoàng Thùy Chi About Chuyên mục: Giáo Dục
