Một thanh cứng có thể giúp nâng vật
Một thanh cứng có thể quay quanh điểm tựa là mô hình đơn giản của **đòn bẩy**. Trục quay đi qua điểm tựa, kí hiệu O. Trong mô hình có O nằm giữa hai đầu, ấn một đầu xuống thì đầu kia nâng lên, giúp nâng vật ở đầu kia.
Lực tay tác dụng lên thanh hướng xuống, còn lực thanh tác dụng lên vật được nâng hướng lên. Nhờ đó, đòn bẩy có thể thay đổi hướng lực. Không phải mọi cách bố trí đòn bẩy đều đảo hướng lực như trường hợp này.
**Cánh tay đòn** là khoảng cách vuông góc từ điểm tựa tới giá của lực. Với thanh nằm ngang và các lực thẳng đứng, đó là khoảng cách ngang từ O tới từng giá lực. Không chỉ nhìn chiều dài toàn bộ thanh.
Đọc lực khi thanh cân bằng
Giáo viên dùng thanh cứng, giá đỡ, quả nặng nhỏ và lực kế. Treo quả nặng ở một phía O; kéo phía kia bằng lực kế hướng xuống, đọc số chỉ khi thanh nằm cân bằng ngang.
Giữ quả nặng và vị trí treo không đổi, chuyển điểm kéo lực kế ra xa O hơn, vẫn kéo thẳng đứng. Trong mô hình đã bỏ qua ảnh hưởng trọng lượng thanh và ma sát, cánh tay đòn của lực kéo lớn hơn cho lực cần thiết nhỏ hơn.
Đòn bẩy **lợi về lực** khi lực cần dùng nhỏ hơn lực nâng tương ứng ở phía vật. Điều kiện trong mô hình này là cánh tay đòn của lực dùng lớn hơn cánh tay đòn phía vật. Cánh tay đòn bằng nhau không cho lợi về lực; cánh tay đòn của lực dùng ngắn hơn thì phải dùng lực lớn hơn.
Đòn bẩy không làm mất trọng lượng vật và không tạo thêm năng lượng. Chỉ thực hành với bộ dụng cụ và tải nhỏ theo hướng dẫn, không đứng lên thanh hoặc tự bẩy vật nặng.
Bài luyện
Điểm tựa O của đòn bẩy có ý nghĩa gì?
Đúng: đòn bẩy quay quanh trục đi qua O.
Điểm đặt tay và điểm tựa có thể khác nhau.
Điểm tựa do cấu tạo và cách sử dụng xác định.
Có điểm tựa không làm trọng lượng vật mất đi.
Lời giải
Đòn bẩy quay quanh trục đi qua điểm tựa O. Cần xác định điểm này trước khi xét cánh tay đòn và tác dụng của lực. Đáp án A.
Bài luyện
Cánh tay đòn của một lực được xác định thế nào?
Chiều dài thanh không luôn bằng khoảng cách tới giá lực.
Khoảng cách tới điểm đặt chỉ trùng cánh tay đòn trong cách đặt lực phù hợp.
Phải xét giá lực và điểm tựa cụ thể.
Đúng: đây là khoảng cách dùng để xét tác dụng quay.
Lời giải
Cánh tay đòn là khoảng cách vuông góc từ điểm tựa O đến giá của lực. Khi thanh ngang và lực thẳng đứng, khoảng cách này nằm ngang. Đáp án D.
Bài luyện
Thanh cứng quay quanh O nằm giữa hai đầu. Tay ấn đầu trái xuống để nâng vật ở đầu phải. Lực thanh tác dụng nâng vật có chiều nào?
Đầu phải được nâng lên nên lực nâng hướng lên.
Đúng: lực dùng hướng xuống nhưng lực nâng vật hướng lên.
Mô hình đang xét nâng theo phương thẳng đứng.
Đòn bẩy vẫn cần lực và tác dụng lực lên vật.
Lời giải
Ấn một đầu xuống làm đầu kia nâng lên. Trong mô hình, lực tay lên thanh hướng xuống, lực thanh lên vật được nâng hướng lên. Đòn bẩy đã đổi hướng lực theo cách bố trí này. Đáp án B.
Bài luyện
Trong mô hình đòn bẩy lí tưởng, khi nào có lợi về lực?
Phải so sánh hai cánh tay đòn, chiều dài thanh chưa đủ.
Hai cánh tay đòn bằng nhau không cho lợi về lực trong mô hình lí tưởng.
Đúng: cần lực dùng nhỏ hơn để cân bằng tác dụng quay phía vật.
Trường hợp này phải dùng lực lớn hơn, không lợi về lực.
Lời giải
Với đòn bẩy lí tưởng, cánh tay đòn của lực dùng dài hơn phía vật giúp giảm lực cần thiết. Phải xét hai cánh tay đòn, không chỉ biết đòn bẩy thuộc loại nào. Đáp án C.