Giải bài tập SBT Vật Lí 10 Bài 20: Các dạng cân bằng. Cân bằng của một vật có mặt chân đế

Một chiếc thước đồng chất, tiết diện đều, dài L. Đặt thước lên bàn, một đầu sát mép bàn (H.20.1). Sau đó đẩy nhẹ thước cho nhô dần ra khỏi bàn. Gọi x là độ dài phần thước nhô ra. Khi thước bắt đầu rơi khỏi bàn thì x bằng

A. L/8             B. L/4          

C. L/2             D. 3L/4 

Phương pháp giải

Sử dụng lí thuyết về mặt chân đế và điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế: giá của trọng lực phải xuyên qua mặt chân đế (hay trọng tâm "rơi" trên mặt chân đế)

Hướng dẫn giải

- Diện tích tiếp xúc của thước với bàn là diện tích mặt chân đế. Khi thước nhô dần ra khỏi mép bàn thì diện tích mặt chân đế bị giảm dần. Thước bắt đầu rơi khi trọng tâm rơi vào mép mặt chân đế của bàn, cũng là mép bàn ⇒ x=L/2

- Chọn đáp án C

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

A. 15⁰.          B. 30⁰.                

C. 45⁰.          D. 60⁰. 

Phương pháp giải

Vận dụng lí thuyết về điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế trả lời câu hỏi này

Hướng dẫn giải

- Coi khối lập phương là một vật có mặt chân đế. Góc nghiêng α cực đại khi trọng lực có giá đi qua mép A của mặt chân đế. Từ đó suy ra α_m=45⁰

- Chọn đáp án C 

Một xe tải đang chạy trên một đoạn đường nghiêng. Xe cao 4 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 ?

Phương pháp giải

Tính độ nghiêng theo công thức:

\(\tan {\alpha _m} = \frac{{AH}}{{GH}} \)

Hướng dẫn giải

Xem AB là mặt chân đế (H.20.3.G).

 \(\tan {\alpha _m} = \frac{{AH}}{{GH}} = \frac{{1,2}}{{2,2}} = 0,5454\)

α_m = 28,60.

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.

Phương pháp giải

Để trả lời cau hỏi này cần nắm được nội dung lí thuyết về các dạng cân bằng và cân bằng của một vật có dạng chân đế

Hướng dẫn giải

Giả sử viên gạch 2 không bị đổ thì viên gạch 3 chí được phép nhô ra khỏi viên gạch 2 cực đại là l/2 (H.20.4G).

- Dùng quy tắc hợp lực song song cùng chiều ta thấy trọng tâm G của hai viên gạch 3 và 2 ở cách mép phải của viên gạch 2 môt đoan l/4.

- Do đó viên gạch 2 chỉ được phép nhô ra khỏi viên gạch 1 dưới cùng một đoạn l/4.

Vậy viên gạch trên cùng chỉ được phép nhô ra khỏi mép phải của viên gạch dưới cùng một đoạn là: l/2 + l/4 = 3l/4