Hãy nêu một số ứng dụng của đòn bẩy

Trả lời chi tiết, chính xác câu hỏi “Hãy nêu một số ứng dụng của đòn bẩy” và phần kiến thức tham khảo là tài liệu cực hữu dụng bộ môn Vật lí 6 cho các bạn học sinh và các thầy cô giáo tham khảo.

Trả lời câu hỏi: Hãy nêu một số ứng dụng của đòn bẩy

Ví dụ trong thực tế khi sử dụng đòn bẩy ta được lợi về lực: 

+ Bập bênh,

+ Mái chèo, 

+ Búa nhổ đinh, 

+ Kìm, xe cút kít, kéo cắt kim loại....

+ Chiếc kéo dùng để cắt kim loại thường có phần tay cầm dài hơn lưỡi kéo để được lợi về lực.

Kiến thức tham khảo về đòn bẩy

1. Đòn bẩy là gì?

Đòn bẩy là một trong các loại máy cơ đơn giản được sử dụng nhiều trong đời sống để biến đổi lực tác dụng lên vật theo hướng có lợi cho con người. Đòn bẩy là một vật rắn được sử dụng với một điểm tựa hay là điểm quay để làm biến đổi lực tác dụng của một vật lên một vật khác.

2. Nguyên lý hoạt động

 Nguồn gốc của nguyên lý như Ác - si - mét đã từng nói: "Hãy cho tôi một điểm tực tôi sẽ nhấc bổng trái đất lên". Đây là cấu nói nhằm giải thích cho nguyên lý hoạt động của đòn bẩy như sau: Mọi vật thể sẽ cần một lực nhất định để có thể nhấc bổng nó lên, tuy nhiên khi ta có một vật thể làm điểm tựa, lực cần thiết đó sẽ được chuyển hóa sang điểm tựa đó để làm giảm áp lực nâng vật lên.

3. Cấu tạo của đòn bẩy

Thanh cứng với điểm tựa tạo thành đòn bẩy.

Khi dùng đòn bẩy để nâng vật thì đòn quay quanh điểm O gọi là điểm tựa và nó chịu tác dụng của hai lực, lực F₁ do vật tác dụng vào đòn đặt tại điểm O₁, lực F₂ do ta tác dụng vào đòn đặt tại điểm F₂ 

4. Tác dụng của đòn bẩy

Tác dụng của đòn bẩy là giảm lực kéo hoặc đẩy vật và đổi hướng của lực tác dụng vào vật.

- Đòn bẩy có tác dụng làm thay đổi hướng của lực vào vật. Cụ thể, để đưa một vật lên cao ta tác dụng vào vật một lực hướng từ trên xuống.

- Dùng đòn bẩy có thể được lợi về lực. Khi dùng đòn bẩy để nâng vật, nếu khoảng cách từ điểm tựa tới điểm tác dụng của lực nâng vật lớn hơn khoảng cách từ điểm tựa tới điểm tác dụng của trọng lực thì lực tác dụng nhỏ hơn trọng lượng của vật.

5. Công thức đòn bẩy

Điểm tựa

Xác định điểm tựa của đòn bẩy: là điểm mà ở đó đòn bẩy có thể xoay chuyển được, có nhiều loại như:

Điểm nằm giữa hai khoảng lực

Điểm nằm ngoài hai khoảng lực

Một số cách chọn điểm tựa khác

Xác định lực cánh tay đòn:

Chính là khoảng cách giữa điểm tựa và phương của lực tác động. Chính vì thế, chúng ta phải xác định chính xác vị trí và hướng của cánh tay đòn, nếu xác định sai có thể dẫn đến sự định hướng sai về lực tác động.

6. Các loại đòn bẫy

Các đòn bẩy được phân loại dựa theo vị trí tương đối giữa điểm tựa, lực đầu vào tác dụng (ở đây gọi tắt là lực) và vật cần nâng (tải). Ta có sự xác định ba loại đòn bẩy: 

Loại I - Điểm tựa ở giữa lực đầu vào và tải: Lực ở một bên của điểm tựa và tải ở bên kia, loại này có các ví dụ: cái bập bênh, xà beng hay một cái kéo, cái kẹp quần áo hay cái cân đòn, cái búa kẹp để nhổ đinh. Hiệu quả cơ học là bất kỳ, có thể ít hơn, bằng hoặc nhỏ hơn 1.

Loại II - Tải ở giữa lực và điểm tựa: Lực ở một bên của tải và điểm tựa ở bên kia. Các ví dụ bao gồm: xe rùa, cái kìm tách hạt, cái mở nắp chai hay bàn đạp phanh ô tô, trong đó cánh tay đòn của tải nhỏ hơn cánh tay đòn của lực đầu vào, và hiệu quả cơ học luôn lớn hơn 1. Đòn bẩy loại này còn được gọi là đòn bẩy nhân lực.

Loại III - Lực ở giữa điểm tựa và tải: Tải ở một bên của lực và điểm tựa, ví dụ, một cặp nhíp, cái búa, một cặp đũa hay cái gắp, cần câu cá hay xương hàm dưới của hộp sọ người. Cánh tay đòn của lực đầu vào nhỏ hơn cánh tay đòn của tải, nên hiệu quả cơ học luôn bé hơn 1. Đòn bẩy loại này do đó còn được gọi là đòn bẩy nhân tốc độ, vì tuy rằng ta bị thiệt về lực nhưng lại được lợi về tốc độ di chuyển vật.

7. Cách xác định điểm tựa O, điểm O₁ và điểm O₂ của đòn bẩy

- Điểm tựa O là điểm nằm trên đòn bẩy mà tại đó đòn bẩy có thể quay quanh nó.

- Đòn bẩy có hai đầu, đầu nào có vật tác dụng lên nó thì đầu đó có điểm O₁. Còn đầu kia tay ta cầm để tác dụng lực lên đòn bẩy là có điểm O₂.

Ví dụ 1: Khi chèo thuyền, điểm tựa là chỗ mái chèo tựa vào mạn thuyền, điểm tác dụng của lực F₁ là chỗ nước đẩy vào mái chèo, điểm tác dụng của lực F₂ là chỗ tay cầm mái chèo.

Ví dụ 2: Khi vận chuyển vật liệu bằng xe cút kít, điểm tác dụng của lực F₁ là chỗ giữa mặt đáy thùng xe cút kít chạm vào thanh nối ra tay cầm, điểm tác dụng lực F₂ là chỗ tay cầm xe cút kít.

Cách nhận biết dùng đòn bẩy khi nào được lợi về lực và khi nào được lợi về đường đi

- Xác định vị trí của điểm tựa O.

- Xác định điểm O₁.

- Xác định điểm O₂.

- So sánh khoảng cách OO₂ với OO₁. Nếu:

+ OO₂ > OO₁ thì F₂ < F₁: Đòn bẩy cho lợi về lực.

+ OO₂ < OO₁ thì F₂ > F₁: Đòn bẩy cho lợi về đường đi.