Bài 2: Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định - Giải BT Vật Lí 12 nâng cao
Bài C1 (trang 10 SGK Vật Lí 12 nâng cao): Khi dùng tay đẩy (hoặc kéo) cánh cửa, ta có thể thay đổi các yếu tố nào để làm cánh cửa quay càng mạnh?
Bài giải:Khi dùng tay đẩy (hoặc kéo) cánh cửa, để làm cánh cửa quay càng mạnh, ta có thể tăng độ dài tay đòn của lực hoặc tăng độ lớn của lực.
Bài C2 (trang 11): Tại sao chúng ta không quan tâm đến lực pháp tuyến 
?
Chúng ta không quan tâm đến lực pháp tuyến vì: Lực pháp tuyến hướng vào trục quay nên không có tác dụng làm vật quay.
Bài C3 (trang 11): Từ phương trình (2.6) ta có thể rút ra nhận xét gì về ý nghĩa vật lí của đại lượng 
Phương trình (2.6): 
Đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật quay và được gọi là momen quán tính I; momen quán tính I trong phương trình 
có vai trò như khối lượng m trong phương trình F = m. a.
Câu 1 (trang 13 sgk Vật Lí 12 nâng cao): Viết biểu thức và nêu ý nghĩa của momen quán tính của một vật rắn đối với chuyển động quay.
Bài giải: + Biểu thức: 
+ Ý nghĩa: Momen quán tính của vật rắn đối với một trục đặc trưng cho mức quán tính của vật rắn đối với trục quay ấy.
Câu 2 (trang 13): Viết phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định và lý giải tại sao có thể gọi phương trình này là phương trình cơ bản của chuyển động quay của vật rắn.
Bài giải:+ Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định: M = lγ
+ Công thức tên gọi là phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định vì nó nêu lên mối liên hệ của 3 đại lượng: Mômen lực, mômen quán tính và gia tốc góc tương tự như định luật II Niu tơn F = ma.
Bài 1 (trang 14 sgk Vật Lí 12 nâng cao): Một momen lực không đổi tác dụng vào một vật có trục quay cố định. Trong những đại lượng dưới đây, đại lượng nào không phải một hằng số?
A. Momen quán tính
B. Gia tốc góc
C. Khối lượng.
D. Tốc độ góc.
Bài giải:Đáp án đúng là: D.
Giải thích: Momen quán tính và khối lượng là đại lượng không đổi với một vật. Từ phương trình động lực học cơ bản của vật rắn M= lγ ta suy ra gia tốc góc γ không đổi.
Tốc độ góc ω = ωo + γt rõ ràng biến đổi theo thời gian.
Bài 2 (trang 14): Hai chất điểm có khối lượng 1kg và 2kg được gắn ở hai đầu của môt thanh nhẹ có chiều dài 1m. Momen quán tính của hệ đối với trục quay đi qua trung điểm của thanh và vuông góc với thanh có giá trị.
A. 1,5 kg. m2.
B. 0,75 kg. m2.
C. 0,5 kg. m2.
D. 1,75 kg. m2.
Bài giải:Đáp án đúng là: B.
Giải thích: Momen quán tính của hệ đối với trục quay đi qua trung điểm của thanh và vuông góc với thanh là:
I = m1R12 + m2R22. Với R1 = R2 = 0,5R = 0,5m.
→ I = 1.0,25 + 2.0,25 = 0,75 kg. m2
Bài 3 (trang 14): Momen quán tính của một vật rắn không phụ thuộc vào:
A. Khối lượng của vật
B. Tốc độc góc của vật
C. Khích thước và hình dạng của vật
D. Vị trí trức quay của vật
Bài giải:Đáp án đúng là: B
Bài 4 (trang 14): Phát biểu nào sau đạy không đúng với chuyển động quay đều của vật rắn quanh một trục?
A. Tốc độ góc là một hàm bậc nhất đối với thời gian
B. Gia tốc góc của vật bằng 0.
C. Trong những khoảng thời gian bằng nhau, vật quay được nhứng góc bằng nhau.
D. Phương trình chuyển động là một hàm bậc nhất đối với thời gian.
Bài giải:Đáp án đúng là: A.
Quay đều thì ω = hằng số, vậy câu A là sai.
Bài 5 (trang 14): Một cậu bé đẩy một chiếc đu quay có đường kính 4m với một lực 60N đặt tại vành của chiếc đu theo phương tiếp tuyến. Momen lực tác dụng vào đu quay có giá trị:
A. 30 N. m
B. 15 N. m
C. 240 N. m
D. 120 N. m
Bài giải:Đáp án đúng là: D.
Giải thích:
Ta có: M = F. d = 60.2 = 120 N. m
Bài 6 (trang 14): Một đĩa tròn đồng chất có bán kính R = 0,5m, khối lượng m = 1kg. Tính momen quán tính của đĩa đối với trục vuông góc với mặt đĩa tâm O của đĩa.
Bài giải:Mômen quán tính của đĩa tròn:
l = (1/2)mR2 = 0,5.1.0,25 = 0,125 kg. m2
Bài 7 (trang 14): Một ròng rọc có bán kính 20cm, có momen quán tính 0,04 kg. m2 đối với trục của nó. Ròng rọc chịu tác dụng bởi một lực không đổi 1,2N tiếp tuyến với vành. Lúc đầu ròng rọc đứng yên. Tính tốc độ góc của ròng rọc sau khi quay được 5s. Bỏ qua mọi lực cản.
Bài giải:Mômen lực M = lγ
Tốc độ góc sau 5s là: ω = ω0 + γt = 0 + 6.5 = 30 rad/s.
Bài 8 (trang 14): Một bánh xe có momen quán tính đối với trục quay cố định là 6 kg. m2, đang đứng yên thì chịu tác dụng của một momen lực 30 N. m đối với trục quay. Bỏ qua mọi lực cản. Sau bao nhiêu lâu kể từ khi bắt đầu quay, bánh xe đạt tới tốc độ góc 100 rad/s2.
Bài giải:Gia tốc góc:
Thời gian đạt tốc độ góc 100 rad/s là:
ω = γt = 100 rad/s
⇒ t = 100/5 = 20s
Bài trước: Bài 1: Chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định - Giải BT Vật Lí 12 nâng cao Bài tiếp: Bài 3: Momen động lượng. Định luật bảo toàn momen động lượng - Giải BT Vật Lí 12 nâng cao