Ngẫu lực là gì? Công thức tính ngẫu lực, tác dụng và bài tập vận dụng

Ngẫu lực là nội dung quan trọng trong môn Vật Lý 10, thường hay xuất hiện trong bài kiểm tra và bài thi học kỳ. Vậy ngẫu lực là gì? Tác dụng của ngẫu lực là gì? Công thức của ngẫu lực là gì?. Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu chi tiết về lực này qua những thông tin bên dưới dây.

Nội dung chính

1 Ngẫu lực là gì?
- 1.1 Ví dụ về ngẫu lực:
2 Tác dụng của ngẫu lực đối với vật thể rắn
3 Công thức tính momen của ngẫu lực
4 Bài tập vận dụng ngẫu lực

Ngẫu lực là gì?

Ngẫu lực là hệ hai lực ngược chiều, song song với nhau, có độ lớn bằng nhau và cùng tác dụng vào một vật thể.

Ngẫu lực là hệ gồm 2 lực F1, F2 song song, ngược chiều và có độ lớn bằng nhau

Ví dụ về ngẫu lực:

Dùng tay để vặn vòi nước, chúng ta đã tác dụng vào vòi nước một ngẫu lực.
Dùng tua vít để vặn đinh ốc ra, chúng ta tác dụng vào tua vít một ngẫu lực.
Khi ôtô sắp qua đoạn đường cần phải rẽ, người lái xe đã tác dụng một ngẫu lực vào tay lái của xe.

⇒ Như vậy, ngẫu lực tác dụng vào một vật chỉ khiến cho vật đó quay chứ không tịnh tiến.

Ví dụ về ngẫu lực trong đời sống

Ví dụ về ngẫu lực trong đời sống

Tác dụng của ngẫu lực đối với vật thể rắn

Sau khi tìm hiểu rõ khái niệm ngẫu lực là gì ở bên trên, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu chi tiết về tác dụng của lực này đối với vật thể rắn ở dưới đây:

Vật không có trục quay cố định: Dưới tác dụng của ngẫu lực thì vật sẽ quay quanh trục, đi qua trọng tâm và vuông góc cả với mặt phẳng chứa ngẫu lực. Xu hướng chuyển động li tâm của phần vật ở bên đối diện với trọng tâm sẽ triệt tiêu nhau giúp trọng tâm đứng yên. Trục quay đi qua trọng tâm sẽ không chịu lực tác dụng nào.
Vật có trục quay cố định: Dưới tác dụng của ngẫu lực vật này sẽ quay quanh trục cố định của nó. Nếu trục quay không đi qua trọng tâm thì trọng tâm sẽ chuyển động tròn xung quanh của trục quay.
Khi ấy vật sẽ có xu hướng chuyển động li tâm nên sẽ tác dụng lực vào trục quay. Vì vậy, khi chế tạo các bộ phận quay của thiết bị máy móc (bánh đà, bánh xe ô tô,…) thì cần phải cho trục quay đi qua trọng tâm một cách chính xác nhất.

Tác dụng của ngẫu lực khiến tay vặn của vòi nước xoay quanh trục

Công thức tính momen của ngẫu lực

Qua các thông tin trên, chắc chắn các bạn đã hiểu rõ ngẫu lực là gì rồi. Tiếp theo chúng ta sẽ cùng tìm hiểu công thức tính momen ngẫu lực. Đối với các trục quay vuông góc với mặt phẳng chứa ngẫu lực thì momen sẽ không phụ thuộc vào vị trí trục quay và luôn có giá trị:

M = F₁d₁ + F₂d₂ = F.(d₁ + d₂) = F.d

Trong đó:

F: Là độ lớn của ngẫu lực (đơn vị là N).
d: Là khoảng cách ở giữa 2 giá của ngẫu lực, còn được gọi là cánh tay đòn của ngẫu lực (đơn vị là m).
M: Chính là momen của ngẫu lực (đơn vị là N.m).

Momen của ngẫu lực không hề phụ thuộc vào vị trí của trục quay vuông góc với mặt phẳng có chứa ngẫu lực.

Bài tập vận dụng ngẫu lực

Như vậy, với các thông tin bên trên, chắc chắn các bạn đã hiểu rõ khái niệm, tác dụng và công thức tính momen của ngẫu lực là gì rồi. Để có thể ghi nhớ được kiến thức và đạt điểm cao trong các bài kiểm tra, bài thi, các bạn cần phải làm bài tập vận dụng. Hãy cùng tham khảo một số bài tập về ngẫu lực ở bên dưới đây.

Câu 1: Một chiếc thước kẻ mảnh có trục quay nằm ngang và đi qua trọng tâm O của thước. Dùng hai ngón tay tác động vào thước một ngẫu lực. Sau đó, đặt vào hai điểm A, B cách nhau 4.5 cm và có độ lớn F_A = F_B = 1N

a) Hãy tính momen của ngẫu lực.

b) Thanh quay đi một góc α = 300 độ. Hai lực luôn nằm ngang và vẫn đặt tại vị trí A và B. Hãy tính momen của ngẫu lực trong trường hợp này.

Hình vẽ minh họa ngẫu lực của câu 3

Lời giải

a) Đổi đơn vị độ dài đoạn AB = 4,5cm = 0,045m

Momen của ngẫu lực ở trong trường hợp này là:

M = F.d = F.AB = 1.0,045 = 0,045 (N.m).

b) Từ hình vẽ, Momen của ngẫu lực trong trường hợp này là:

M’ = F.BI

Xét ΔAIB vuông tại I, ta có:

BI = AB.cosα = 0,045.cos300 = 0,039(m)

=> M’ = 1.0,039 = 0,039 (N.m).

Câu 2: Hai lực của một ngẫu lực có độ lớn F = 5N, cánh tay đòn của ngẫu lực d = 20 cm. Vậy momen của ngẫu lực là bao nhiêu?

A. 100N.m

B. 2N.m

C. 0,5N.m

D. 1N.m

Lời giải:

Áp dụng công thức tính momen của ngẫu lực ở phần bên trên ta có:

M = F.d = 5.0,2 = 1 (N.m).

=> Đáp án đúng là D: 1N.m

Câu 3: Một ngẫu lực có hai vectơ lực là F1 và F2, trong đó F1 = F2 = F và cánh tay đòn là d. Vậy momen của ngẫu lực này là gì?

A.(F1 – F2).d.

B. 2Fd.

C. Fd.

D. Chưa biết được vì còn phải phụ thuộc vào vị trí của trục quay nữa.

Lời giải

Công thức tính momen của ngẫu lực là: M = F.d

=> Như vậy, đáp án đúng là C: Fd

Hy vọng bài viết này mang đến thông tin hữu ích để các bạn có thể hiểu rõ ngẫu lực là gì? Tác dụng của ngẫu lực đối với vật thể rắn như nào? Công thức ngẫu lực là gì?… để có thể đạt được điểm cao trong bài kiểm tra, bài thi học kỳ. Nếu các bạn còn vấn đề gì chưa rõ, hãy đặt câu hỏi ở phần bình luận để chúng tôi giải đáp thật chi tiết.

Xem thêm: