Muc luc
Click để về mục lục

 

20

 

CÁC DẠNG CÂN BẰNG. CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ MẶT CHÂN ĐẾ 

 

 

 

 1. Kiến thức

  - Phân biệt được các dạng cân bằng: bền, không bền và cân bằng phiếm định.

   - Phát biểu được được điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế.

2. Kỹ năng

  - Xác định được một dạng cân bằng là bền hay không bền.

  - Xác định được mặt chân đế của một vật đặt trên một mặt phẳng đỡ.

  - Vận dụng được điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế.

  - Biết cách làm tăng mức vững vàng của cân bằng.

  

Qua các bài học trước, ta đã biết một vật ở trạng thái cân bằng khi điều kiện cân bằng được thỏa mãn.

Vậy liệu rằng trạng trạng thái cân bằng của các vật khác nhau có giống nhau không? Và nếu khác nhau thì khác nhau như thế nào?

Tại sao ô tô chất trên nóc nhiều hàng nặng dễ bị lật đổ chỗ đường nghiêng?

Tại sao không lật đổ được con lật đật?

 

Tại sao tháp Pi-da (Roma, Pháp) nghiêng mà không ngã?

Trong bài này ta sẽ nghiên cứu để tìm ra tính chất khác nhau của các trạng thái cân bằng hay các dạng cân bằng.

 

 

I - CÁC DẠNG CÂN BẰNG

Xem Video thí nghiệm 20.1, 20.2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Video 20.1. Các dạng cân bằng

Video 20.2. Các dạng cân bằng

  

 1. Cân bằng không bền

 Một vật bị lệch ra khỏi VTCB không bền thì không thể tự trở về VT đó (Hình 20.1).

Hình 20.1. Cân bằng không bền

 2. Cân bằng bền

 Một vật bị lệch ra khỏi  VTCB bền thì tự trở về VT đó (Hình 20.2, 20.3).

Hình 20.2. Cân bằng bền vị trí A

Hình 20.2. Cân bằng bền

 3. Cân bằng phiếm định

 Một vật bị lệch ra khỏi  VTCB phiếm định thì sẽ ở VTCB mới (Hình 20.4).

Hình 20.4. Cân bằng phiếm định

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 4. Nguyên nhân gây nên các dạng cân bằng

  a) Cân bằng không bền: trọng tâm ở vị trí cao nhất so với các vị trí lân cận của chính nó.

  b) Cân bằng bền: trọng tâm ở vị trí thấp nhất so với các vị trí lân cận của chính nó.

  c) Cân bằng phiếm định: trọng tâm không thay đổi vị trí.

1. Nguyên nhân nào gây nên các dạng cân bằng khác nhau? (So sánh vị trí điểm đặt của trọng lực hay trọng tâm của vật ở VTCB so với các VT lân cận trong từng trường hợp trong 3 trường hợp cùng một vật như hình 20.5?)

 

 

 

2. Hình dưới đây thuộc dạng cân bằng nào?

 

 

II - CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ MẶT CHÂN ĐẾ

 1. Mặt chân đế là gì?

  Mặt chân đế là hình đa giác lồi nhỏ nhất bao bọc tất cả các diện tích tiếp xúc.

 

 

 

 2. Điều kiện cân bằng

  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).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 3. Mức vững vàng của cân bằng

 Phụ thuộc vào độ cao của trọng tâm và diện tích mặt chân đế.

  Muốn tăng mức vững vàng thì hạ thấp trọng tâm và tăng diện tích mặt chân đế (Hình 20.7).

Thí nghiệm 20.1a

3. Em hãy thực hiện thí nghiệm 20. 1a. Xác định mặt chân đế và nêu điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế?

Thí nghiệm 20.1b

Hình 20.6a. Ảnh "lạ và độc

Hình 20.6b. hay ghép ảnh - một sản phẩm từ photoshop!?

4. Em hãy giải thích 2 hình ảnh "lạ và độc" 20. 6a, b trên?

Hình 20.7. Xe cần cẩu

 

 

 

Có 3 dạng cân bằng là cân bằng bền, cân bằng không bền và cân bằng phiếm định.

Khi vật bị kéo ra khỏi vị trí cân bằng một chút mà trọng lực của vật có xu hướng:

-         - kéo nó trở về vị trí cân bằng, thì đó là vị trí cân bằng bền;

-         - kéo nó ra xa vị trí cân bằng, thì đó là vị trí cân bằng không bền;

-         - giữ nó đứng yên ở vị trí mới thì đó là cân bằng phiếm định.

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 và tăng diện tích mặt chân đế của vật.

 

 

Câu 1. Có bao nhiêu dạng cân bằng của một vật có mặt chân đế?

Câu 2. Thế nào là dạng cân bằng bền, không bền, phiếm định?

Câu 3. Nêu nguyên nhân gây nên các dạng cân bằng?

Câu 4. Nêu khái niệm mặt chân đế?

Câu 5. Điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế?

Câu 6. Mức vững vàng của cân bằng của một vật có mặt chân đế phụ thuộc vào những yếu tố nào? Cho ví dụ về ứng dụng trong thực tế.

 

 

 

20.1. Để xác định trọng tâm của một thướt dẹt và dài, người ta làm như sau:

Đặt thướt lên bàn , cạnh dài của thướt vuông góc với chân bàn (H.20.1). Sau đó đẩy nhẹ thước cho nhô dần ra khỏi bàn. Khi thướt bắt đầu rơi thì giao tuyến giữa thướt và mép bàn lúc đó đi qua trọng tâm của thướt.

Hãy giải thích cách làm đó.

20.2. Một khối lập phương đồng chất được đặt trên một mặt phẳng (H.20.2). Hỏi phải nghiêng mặt phẳng đến góc nghiêng cực đại là bao nhiêu để khối lập phương không bị đổ?

 

 

 

20.3. Một xe tải đang chạy trên một đoạn đường nghiêng. Xe cao 4,0 m ; rộng 2,4 m và có trọng tâm ở cách mặt đường  2,2 m (H.20.3). Hỏi độ nghiêng tối đa của mặt đường để xe không bị lật đổ?

 

 

 

 

 

 

 

20.4. Có ba viên gạch chồng lên nhau sao cho một phần của viên gạch trên nhô ra khỏi viên gạch dưới (h.20.4). Hỏi mép phải của viên gạch trên cùng có thể nhô ra khỏi mép phải của viên  gạch dưới cùng một đoạn cực đại bằng bao nhiêu? Cho biết chiều dài viên gạch bằng l.