Phản lực gối đỡ âm: vì sao tấm ván đã bị bềnh?

Vật lý 10 · Ôn tập kiến thức THPT

Gối đỡ chỉ đẩy lên, không kéo xuống. Nếu phép tính cân bằng cho phản lực âm, đó là dấu hiệu giả thiết vẫn tiếp xúc với cả hai gối đã không còn đúng. Không giữ nghiệm âm như một lực thật khi không có liên kết kéo.

Tấm ván đồng chất dài 4 m, trọng lượng 100 N, trọng tâm ở x = 2 m. Gối A tại x = 0, gối B tại x = 3 m; đầu ván ở x = 4 m nhô ra khỏi B. Tải F hướng xuống đặt ở đầu nhô. Ván không bắt vít vào gối.

Cân bằng lực: R_A + R_B = 100 + F.

Moment quanh A: 3R_B = 100 × 2 + 4F.

Với F = 60 N, R_B ≈ 146,67 N, R_A ≈ 13,33 N. Hai phản lực không âm, nên nghiệm cân bằng phù hợp với tiếp xúc hai gối trong mô hình.

Tìm tải giới hạn

Thế biểu thức R_B vào cân bằng lực cho R_A = (100 − F)/3. Ván vừa mất tiếp xúc A khi R_A = 0, tức F = 100 N.

Kiểm tra độc lập bằng moment quanh B: trọng lượng ván gây moment 100 × 1 về một phía, tải gây moment F × 1 phía ngược lại. Hai moment bằng nhau ở F = 100 N.

Nếu F = 120 N, phép giải hai gối cho R_A ≈ −6,67 N. Gối A không thể tạo lực ấy; đầu bên A bắt đầu bềnh và mô hình cân bằng hai gối phải dừng. Nếu ván được neo xuống thì có thể có lực kéo, nhưng đó là bài khác.

Tự luyện: Với F = 90 N, R_A = 10/3 N, R_B = 560/3 N. Đừng suy ngưỡng chỉ bằng tổng tải: vị trí trọng tâm và cánh tay đòn mới quyết định nguy cơ bềnh.

Đọc tiếp: Moment lực · Cân bằng vật rắn.