Trả lời nhanh
Phát biểu đúng: moment lực tác dụng lên vật là đại lượng vô hướng, đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực quanh một trục và được tính bằng M = F.d (d là cánh tay đòn). Ở lớp 10, ta chỉ cần độ lớn của moment và quy ước dấu theo chiều quay, nên không dùng vectơ.
Moment lực là gì?
Khi đẩy một cánh cửa, bạn đẩy càng xa bản lề thì cửa càng dễ quay. Đại lượng đo mức độ “dễ quay” đó gọi là moment lực đối với trục quay.
Công thức: M = F.d, trong đó F là độ lớn của lực (N), d là cánh tay đòn (m), M có đơn vị N.m.
Cánh tay đòn d là khoảng cách vuông góc từ trục quay đến giá (đường tác dụng) của lực, không phải khoảng cách từ trục đến điểm đặt lực.
Vì sao moment lực là đại lượng vô hướng?
- Trong bài toán vật rắn có trục quay cố định ở lớp 10, vật chỉ quay theo một trong hai chiều: cùng chiều hoặc ngược chiều kim đồng hồ.
- Vì vậy chỉ cần một con số (độ lớn) kèm dấu quy ước, ví dụ chiều ngược kim đồng hồ là dương, cùng chiều kim đồng hồ là âm. Đó là cách làm của đại lượng vô hướng (đại số).
- Điều kiện cân bằng quay (quy tắc moment) cũng chỉ là phép cộng số: tổng moment làm vật quay cùng chiều kim đồng hồ bằng tổng moment làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ.
Lưu ý cho bạn học lên cao: ở bậc đại học, moment lực được định nghĩa là vectơ (tích có hướng). Nhưng theo chương trình THPT, đáp án trắc nghiệm vẫn là “vô hướng”.
Loại trừ các phát biểu hay gặp
Đề thường đưa ra các cách nói sau. Mình đánh giá từng cách để bạn đối chiếu với phương án trong đề của mình.
| Phát biểu | Đúng/Sai | Lí do |
|---|---|---|
| Là đại lượng vô hướng, đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực | Đúng | Đúng với định nghĩa và cách tính ở lớp 10. |
| Là đại lượng vectơ | Sai (theo THPT) | THPT không xét hướng của trục quay trong không gian. |
| Đặc trưng cho tác dụng làm vật chuyển động tịnh tiến | Sai | Làm vật tịnh tiến là vai trò của lực (hợp lực), không phải moment. |
| Luôn có giá trị dương | Sai | Khi quy ước chiều quay, moment có thể mang dấu âm; độ lớn mới luôn không âm. |
| Không phụ thuộc vị trí trục quay | Sai | Đổi trục thì d đổi, nên M đổi. |
| Lực có giá đi qua trục quay vẫn làm vật quay | Sai | Khi đó d = 0 nên M = 0. |
Lỗi sai thường gặp
- Lấy d là khoảng cách từ trục đến điểm đặt lực. Chỉ đúng khi lực vuông góc với đoạn nối trục và điểm đặt.
- Quên đổi đơn vị: d tính bằng cm phải đổi sang m trước khi ra N.m.
- Nhầm “moment lực” với “lực lớn”. Lực lớn nhưng giá đi qua trục thì moment bằng 0.
Mẹo nhớ: “Moment = Lực × Cánh tay đòn; cánh tay đòn phải vuông góc với giá của lực.”
Ví dụ và bài luyện tập
Ví dụ (tự đặt). Một thanh dài 0,3 m quay quanh trục O ở một đầu. Lực F = 20 N tác dụng vào đầu kia, hợp với thanh góc 30°. Tính moment lực.
Cánh tay đòn d = 0,3 . sin 30° = 0,15 m. Vậy M = F.d = 20 . 0,15 = 3 N.m.
Bài 1. Dùng cờ lê dài 25 cm, tác dụng lực 40 N vuông góc với cờ lê. Tính moment lực.
Đáp án: d = 0,25 m, M = 40 . 0,25 = 10 N.m.
Bài 2. Một lực 15 N có giá đi qua trục quay. Moment của lực đối với trục bằng bao nhiêu?
Đáp án: d = 0 nên M = 0.
Bài 3. Thanh nhẹ AB dài 1 m, trục quay tại O cách A 0,4 m. Treo vật 30 N ở A. Cần treo vật nặng bao nhiêu ở B để thanh cân bằng nằm ngang?
Đáp án: OB = 0,6 m. Theo quy tắc moment: 30 . 0,4 = P . 0,6, suy ra P = 20 N.
Kết luận
Khi gặp câu “Moment lực tác dụng lên vật là đại lượng…”, hãy chọn phương án nói vô hướng, đặc trưng cho tác dụng làm quay và có độ lớn M = F.d.
Câu hỏi thường gặp
Moment lực là đại lượng vô hướng hay vectơ?
Trong chương trình Vật lí THPT (lớp 10), moment lực được xem là đại lượng vô hướng, chỉ cần độ lớn và dấu theo chiều quay. Ở bậc đại học, moment lực được định nghĩa là vectơ.
Đơn vị của moment lực là gì?
Đơn vị là N.m (niutơn mét), vì M = F.d với F tính bằng N và d tính bằng m.
Khi nào moment lực bằng 0?
Khi độ lớn lực bằng 0 hoặc khi giá của lực đi qua trục quay (cánh tay đòn d = 0).
Cánh tay đòn của lực là gì?
Là khoảng cách vuông góc từ trục quay đến giá của lực, không phải khoảng cách đến điểm đặt lực.