KHỞI ĐỘNG

Câu hỏi: Khi muốn nâng một vật, người ta cần tác dụng lực có hướng thẳng đứng lên trên (hình bên). Có cách nào tận dụng được trọng lượng của người để nâng được vật lên cao hay không?

Giải chi tiết:

Có cách tận dụng được trọng lượng của người để nâng được vật lên cao đó là dùng đòn bẩy.

I. TÁC DỤNG CỦA ĐÒN BẨY

Câu 1: Thí nghiệm

Chuẩn bị: Thanh nhựa cứng có lỗ cách đều, giá thí nghiệm, lực kế, các quả nặng có móc treo.

Tiến hành:

- Dùng lực kế tác dụng lực vào đòn bẩy AB, đòn bẩy có thể tác dụng lực nâng quả nặng.

- Thay đổi cánh tay đòn bằng cách móc lực kế vào các vị trí khác nhau. Đọc giá trị của lực kế khi nâng được các quả nặng để thanh cân bằng ở mỗi vị trí của lực kế.

Từ kết quả thí nghiệm, trả lời các câu hỏi sau:

1. Đòn bẩy AB có tác dụng thay đổi hướng lực tác dụng khi nâng quả nặng như thế nào?

2. Khi nào đòn bẩy cho ta lợi về lực?

Giải chi tiết:

1. Đòn bẩy AB có tác dụng làm lực tác dụng khi nâng quả nặng một lực hướng từ trên xuống.

2. 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 đòn bẩy có thể được lợi về lực.

Câu 2: Xác định điểm tựa cánh tay đòn trong các trường hợp hình 19.2.

Giải chi tiết:

- Xe Cút kit

- Xà beng bẩy vật.

- Búa nhổ đinh.

Câu 3: Sử dụng đòn bẩy như hình 19.2 có thể làm đổi hướng tác dụng lực như thế nào?

Giải chi tiết:

- Trong hình 19.2a đòn bẩy không có tác dụng làm thay đổi hướng tác dụng lực.

- Trong hình 19.2b và 19.2c đòn bẩy có tác dụng làm thay đổi hướng tác dụng lực:

+ Muốn nâng vật trong hình 19.2b một cách trực tiếp ta cần tác dụng lực nâng có phương thẳng đứng chiều từ dưới lên trên. Tuy nhiên, khi dùng đòn bẩy, đã làm thay đổi hướng tác dụng lực, lực tác dụng có phương thẳng đứng chiều từ trên xuống dưới.

+ Muốn nhổ chiếc đinh trong hình 19.2c trực tiếp ta cần tác dụng lực có phương vuông góc với tường, chiều hướng ra ngoài tường. Tuy nhiên, khi dùng đòn bẩy, đã làm thay đổi hướng tác dụng lực, lực tác dụng có phương song song với tường, chiều từ trên xuống dưới.

II. CÁC LOẠI ĐÒN BẨY

Câu 1: Hình 19.6 vẽ các dụng cụ, các vật có cấu tạo và chức năng của đòn bẩy.

- Em hãy chỉ rõ loại đòn bẩy trong từng trường hợp.

- Sử dụng đòn bẩy như vậy đem lại lợi ích như thế nào?

Giải chi tiết:

Câu 2: Mô tả cách sử dụng đòn bẩy để tận dụng trọng lượng của người để nâng vật lên cao trong tình huống ở đầu bài học.

Giải chi tiết:

Cách sử dụng đòn bẩy để tận dụng trọng lượng của người để nâng vật lên cao trong tình huống ở đầu bài học: Ta sử dụng bàn tay như một điểm tựa và cánh tay chính là cánh tay đòn.

Câu 3: Lấy các ví dụ khác về mỗi loại đòn bẩy trong cuộc sống và phân tích tác dụng của chúng.

Giải chi tiết:

Ví dụ:

Đòn bẩy loại 1: cái bập bênh, 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

Đòn bẩy loại 2 lợi về lực: 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 2 không lợi về lực: 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.

III. ỨNG DỤNG CỦA ĐÒN BẨY

Câu 1: Đòn bẩy trong máy bơm nước bằng tay (hình 19.7) là đòn bẩy loại nào? Sử dụng máy bơm nước này cho ta những lợi ích gì?

Giải chi tiết:

Đòn bẩy trong máy bơm nước bằng tay (hình với 19.7) là đòn bẩy loại I.

Sử dụng máy bơm nước này cho ta lợi ích về lực: độ lớn của lực khi nâng xô nước có điểm tựa nhỏ hơn so với độ lớn của lực khi nâng xô nước có điểm tựa.

Câu 2: Dựa trên cấu tạo của cơ thể và tác dụng của đòn bẩy em hãy đưa ra tư thế ngồi để tránh mỏi cổ.

Giải chi tiết:

Dựa trên cấu tạo của cơ thể và tác dụng của đòn bẩy em hãy đưa ra tư thế ngồi để tránh mỏi cổ: giữ cổ ở vị trí thẳng trục với cột sống.

Câu 3: Em hãy giải thích vì sao khi cầm vật nặng ta cần gập sát cánh tay và bắp tay.

Giải chi tiết:

Khi cầm vật nặng ta cần gập sát cánh tay và bắp tay để giá của lực F₁ theo phương vuông góc giúp giảm độ lớn của lực tác dụng.

Câu 4: Thảo luận nhóm về vấn đề sau:

- Em hãy xác định các đòn bẩy trên xe đạp khi ta sử dụng xe. Ứng với mỗi trường hợp hãy xác định trục quay, các lực tác dụng và xác định loại đòn bẩy tương ứng.

- Hãy mô tả sự thay đổi hướng của lực khi dùng chân tác dụng lực lên pê – đan xe đạp để đẩy xe đạp tiến về phía trước. Xét quá trình tác dụng lực với hai trục quay tại trục giữa A và trục bánh sau B (Hình 19.10).

Giải chi tiết:

- Các bộ phận xe đạp dựa trên nguyên đòn bẩy là:

+ Bộ phận gồm: Bàn đạp (pê-đan) (1), đùi, trục giữa (2), đĩa (3), xích (4), líp (5).

Bàn đạp là điểm lực tác dụng

Trục giữa là điểm tựa

Xích đĩa líp là điểm đặt vật nâng (kéo bánh xe sau chuyển động)

+ Bộ phận: chân chống xe

Trong đó: O là điểm tựa; O₁ là điểm tác dụng lực; O₂ là điểm đặt vật.

+ Bộ phận: đòn bẩy tay phanh

Trong đó: O là điểm tựa; O₁ là điểm tác dụng lực; O₂ là điểm đặt vật.

- Lực khi dùng chân tác dụng lên pê – đan xe đạp có phương thẳng đứng chiều từ trên xuống và có tác dụng làm trục giữa A quay, khi đó tạo ra lực kéo giữa các điểm tiếp xúc giữa mắt xích và răng của vành đĩa, làm cho trục bánh sau B quay tạo ra lực kéo làm cả xe chuyển động.