Bài 19. Đòn bẩy và ứng dụng

I- Tác dụng của đòn bẩy

Khi một vật quay do chịu lực tác dụng, nó có thể tác dụng lực lên một vật khác. Từ đặc điểm này người ta đã tạo ra đòn bẩy. Đòn bẩy có thể làm thay đổi hướng của lực tác dụng.

Hình dạng của đòn bẩy đa dạng nhưng trục quay luôn đi qua một điểm tựa O. Khoảng cách từ giá của lực tác dụng tới điểm tựa gọi là cánh tay đòn.

Thí nghiệm

Chuẩn bị:

• Thanh nhựa 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.

Nhận xét:

1. Đòn bẩy AB có tác dụng thay đổi hướng lực tác dụng khi nâng quả nặng: Lực tác dụng vào đầu A có phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống dưới.

2. Khi thay đổi vị trí của lực kế ở đầu A và giữ nguyên quả nặng ở đầu B thì thấy rằng:

• Lực kế càng ở gần điểm tựa O thì giá trị của lực kế càng lớn.
• Lực kế càng ở xa điểm tựa O thì giá trị của lực kế càng nhỏ.

→ Đòn bẩy cho ta lợi về lực khi cánh tay đòn càng dài.

II- Các loại đòn bẩy

Đòn bẩy loại 1

Là loại đòn bẩy có điểm tựa O nằm trong khoảng giữa điểm đặt O₁, O₂ của các lực F₁ và F₂.

Đòn bẩy loại 2 cho lợi về lực

Là loại đòn bẩy có điểm tựa O nằm ngoài khoảng giữa điểm đặt O₁, O₂ của hai lực, lực tác dụng lên đòn bẩy F₂ nằm xa điểm tựa O hơn vị trí của lực F₁.

Đòn bẩy loại 2 không cho lợi về lực

Là loại đòn bẩy có điểm tựa O nằm ngoài khoảng giữa điểm đặt O₁, O₂ của hai lực, lực tác dụng lên đòn bẩy F₂ nằm gần điểm tựa O hơn vị trí của lực F₁.

III- Ứng dụng của đòn bẩy

1. Bơm nước bằng tay

Đòn bẩy trong máy bơm nước bằng tay là đòn bẩy loại 1 vì có điểm tựa nằm trong khoảng điểm đặt lực tác dụng và vật nâng.

Sử dụng máy bơm nước này giúp ta lợi về lực nâng nước và thay đổi được hướng tác dụng lực theo ý con người muốn.

2. Đòn bẩy trong cơ thể người

Đầu là một đòn bẩy loại 1 với trục quay là đốt sống trên cùng. Lực tác dụng giúp đầu có thể quay quanh đốt sống là nhờ hệ thống sau gáy.

Cánh tay là đòn bẩy loại 2. Khi ta cầm một vật nặng trên tay, cơ bắp sẽ tạo ra một lực giúp cánh tay nằm cân bằng với trục quay chính là khớp xương ở khuỷu tay.

3. Đòn bẩy trong xe đạp

Trong xe đạp có nhiều bộ phận có chức năng như một đòn bẩy. Ví dụ: tay phanh.

O là điểm tựa, O₁ là điểm tác dụng lực, O₂ là điểm đặt vật.

1. Đòn bẩy có thể làm thay đổi hướng tác dụng của lực.

2. Đòn bẩy quay quanh trục quay xác định, gọi là điểm tựa O.

3. Tuỳ theo vị trí của điểm tựa O với vị trí của điểm tác dụng lực lên đòn bẩy, đòn bẩy thông dụng được phân thành hai loại.