Bài 18: Tác dụng làm quay của lực. Moment lực

1. Kiến thức trọng tâm

Khi một lực tác dụng lên vật có trục quay cố định, lực có thể làm vật quay quanh trục đó. Tác dụng làm quay của lực phụ thuộc vào độ lớn của lực và khoảng cách từ trục quay đến giá của lực. Khoảng cách này gọi là cánh tay đòn của lực, kí hiệu là $d$.

Moment lực là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực, kí hiệu là $M$, được tính bằng công thức $M = F \times d$, trong đó $F$ là độ lớn của lực (N), $d$ là cánh tay đòn (m). Đơn vị của moment lực là niutơn mét (N.m). Moment lực càng lớn thì tác dụng làm quay càng mạnh. Khi lực đi qua trục quay, cánh tay đòn bằng 0 nên moment lực bằng 0, lực không làm vật quay.

Trong đời sống, ta thường tăng cánh tay đòn để làm vật quay dễ dàng hơn: dùng cờ lê dài để vặn bu lông, mở cửa bằng cách đẩy ở phía xa bản lề, dùng tay cầm dài của kìm. Ngược lại, khi muốn vật không quay, ta cần cân bằng các moment lực tác dụng lên vật quanh trục quay.

2. Ví dụ minh họa

Ví dụ: Dùng cờ lê dài 0,3 m để vặn bu lông với lực 50 N vuông góc với tay cầm, moment lực tạo ra là $M = 50 \times 0,3 = 15$ N.m. Nếu dùng cờ lê dài 0,6 m với cùng lực 50 N, moment lực là $M = 50 \times 0,6 = 30$ N.m, gấp đôi trước, nên vặn bu lông dễ dàng hơn. Điều này giải thích vì sao người ta thường dùng cán dài khi cần lực quay lớn.

3. Ghi nhớ

• Moment lực: $M = F \times d$; đơn vị N.m.
• Cánh tay đòn là khoảng cách từ trục quay đến giá của lực.
• Lực đi qua trục quay không làm vật quay vì moment lực bằng 0.