Bánh xe dạng đĩa tròn đồng nhất, bán kính R, khối lượng m đứng trước một bậc thềm có chiều cao h (hình 3.17). Phải đặt vào trục của bánh xe một lực F bằng bao nhiêu để nó có thể lên được thềm?
Trả lời:
Đáp án đúng: A
Để bánh xe có thể lên được thềm, ta cần có moment của lực F lớn hơn hoặc bằng moment của trọng lực P đối với điểm tựa A.
Gọi α là góc giữa bán kính R và phương thẳng đứng. Ta có:
sinα = √(R² - (R-h)²) / R = √h(2R-h) / R
Moment của trọng lực P đối với A là: Mₚ = P * (R * sinα) = mg * √h(2R-h)
Moment của lực F đối với A là: Mբ = F * (R - h)
Điều kiện để bánh xe lên được thềm: Mբ ≥ Mₚ
=> F * (R - h) ≥ mg * √h(2R-h)
=> F ≥ mg * √h(2R-h) / (R - h)
Vậy đáp án đúng là A.