Chuyên Đề KHTN 8 Kết Nối Tri Thức Bài 19 Đòn Bẩy Và Ứng Dụng

+ Khi đòn bẩy được sử dụng để thay đổi hướng tác dụng của lực và nâng vật nặng, nó có thể giúp ta đạt được lợi về lực.

II. Các loại đòn bẩy
– Để dễ hình dung, ta mô tả đòn bẩy là một thanh cứng thẳng và thực tế có hai loại đòn bẩy tuỳ theo vị trí của điểm tựa O và điểm đặt của các lực tác dụng F₁ và F₂.

– Đòn bẩy loại 1: Điểm tựa O nằm trong khoảng giữa điểm đặt O₁ và O₂, của các lực F₁ và F₂.

– Đòn bẩy loại 2: Điểm tựa nằm ngoài khoảng giữa điểm đặt O₁ và 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 cho lợi về lực, nhưng có trường hợp không cho lợi về lực khi điểm tựa O nằm gần vị trí của lực F₁, được gọi là đòn bẩy loại 3.
III. Ứng dụng của đòn bẩy
– Trong cuộc sống, đòn bẩy được ứng dụng vào nhiều công việc và chế tạo nhiều công cụ hữu ích.

– Trong cơ thể người, có nhiều bộ phận có cấu tạo và hoạt động tương tự một đòn bẩy. Dưới đây là hai ví dụ mô tả các đòn bẩy trong cơ thể người:

+ Đầu là một đòn bẩy loại 1 với trục quay là đốt sống trên cùng. Trọng lượng đầu được chia đều hai bên trục quay giúp đầu ở trạng thái cân bằng. Lực tác dụng giúp đầu có thể quay quanh đốt sống là nhờ hệ thống cơ sau gáy.

+ Đòn bẩy trong xe đạp

+ Xe đạp là phương tiện quen thuộc với chúng ta. Trong xe đạp có nhiều bộ phận có chức năng như một đòn bẩy.

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

– Khi thay đổi vị trí của lực kế trên đòn bẩy AB ở đầu A và giữ nguyên vị trí vật treo ở đầu B ta thấy rằng:

+ Lực kế càng ở gần điểm tựa O thì giá trị của lực kế chỉ càng lớn.

+ Lực kế càng ra xa điểm tựa O thì giá trị của lực kế càng nhỏ.

– Từ kết quả thí nghiệm:

+ 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.

+ Đòn bẩy cho ta lợi thế về lực khi cánh tay đòn (khoảng cách từ điểm tựa O tới giá của lực) càng dài.

– Hình 19.2 a:

– Hình 19.2 b:

– Hình 19.3 c:

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

– Trong hình 19.2b và 19.2 c 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.

1.

2. Mô tả cách sử dụng đòn bẩy tận dụng trọng lực: người ấn lên đòn bẩy một lực theo phương thẳng đứng hướng xuống.

3.Ví dụ khác về đòn bẩy trong cuộc sống

– Trò chơi bập bênh

– Xẻng xúc đất, cát

Đòn bẩy trong máy bơm nước bằng tay (Hình 19.7) 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.

Tư thế ngồi tránh mỏi cổ:

– Cổ: giữ cổ ở vị trí thẳng trục với cột sống.

– Vai: thả lỏng, đặt cẳng tay ở mặt phẳng ngang vuông góc với khuỷu tay, cổ tay thẳng trục với cẳng tay.

– Lưng: giữ thẳng, nên chọn một chiếc ghế tựa, có thể điều chỉnh chiều cao, độ nghiêng phù hợp nhằm giảm thiểu các áp lực lên cột sống.

– Chân: bàn chân nên đặt bằng phẳng trên sàn. Trong trường hợp ghế quá cao, bạn nên dùng một chiếc ghế thấp hoặc 1 hộp vuông để kê chân để chân ở vị trí thoải mái nhất. Tránh ngồi bắt chéo chân vì tư thế này sẽ gây áp lực lên vùng dưới đầu gối, dễ gây tê liệt dây thần kinh.

– Điều chỉnh khoảng cách giữa ghế và màn hình cũng như độ cao màn hình cho phù hợp, tránh tư thế cong lưng hoặc ngửa cổ để nhìn màn hình.

– Sau 1 đến 2 tiếng làm việc, bạn nên đứng lên đi lại, vận động nhẹ nhàng để các cơ được thư giãn.

Khi cầm vật nặng, ta cần gập sát cánh tay vào bắp tay khi đó làm giảm được độ dài cánh tay đòn giúp làm giảm được tác dụng của trọng lượng của vật lên cánh tay để tránh mỏi cơ.

– 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.

– Đòn bẩy loại 1 có điểm tựa nằm trong khoảng điểm đặt lực tác dụng và điểm đặt vật. Loại này có lợi ích cho lợi về lực và thay đổi hướng tác dụng lực theo mong muốn.

– Đòn bẩy loại 2 có điểm tựa nằm ngoài khoảng điểm đặt lực tác dụng và điểm đặt vật (lực tác dụng lên đòn bẩy xa điểm tựa). Loại này cho lợi về lực giúp nâng được vật nặng nhưng di chuyển vật chậm.

– Đòn bẩy loại 2 có điểm tựa nằm ngoài khoảng điểm đặt lực tác dụng và điểm đặt vật (lực tác dụng lên đòn bẩy gần điểm tựa). Loại này không cho lợi về lực nhưng giúp di chuyển vật cần nâng nhanh chóng và dễ dàng.

– Sử dụng đòn bẩy loại 2 như đôi đũa để lấy thức ăn được dễ dàng.

– Sử dụng đòn bẩy loại 1 như cái mở nắp hộp, cái kéo.

– Nên ngồi thẳng người, đi đứng thẳng xương sống để tránh mỏi cổ.

– Khi cầm vật nặng nên đưa tay gập sát cánh tay vào bắp tay.

Hướng dẫn giải:

– Điểm tựa: Trục quay bập bênh.

– Điểm tác dụng của lực F1: Vị trí bạn ngồi thứ nhất.

– Điểm tác dụng của lực F2: Vị trí bạn ngồi thứ hai.

Có, bởi vì khi thực hiện co khớp tay chúng ta đã tạo nên một đòn bẩy loại 1. Khuỷu tay là điểm tựa, cánh tay trên tạo nên 1 lực F1 còn cánh tay dưới tạo nên 1 lực F2

Đòn bẩy loại III

a) Đòn bẩy loại 2: Các đầu ngón chân là điểm tựa, mu bàn chân là kháng trở trọng lực, gót chân là lực nâng

b) Khi vận động nhiều như chạy nhảy, để giảm thiểu đau ngón chân như sau:

– Mang giầy thể thao khi vận động chân

– Để ngón chân được nghỉ ngơi, hạn chế đi lại đặc biệt không làm việc nặng để tránh tạo áp lực lên các khớp ngón chân.

– Có thể dùng nẹp cố định: giúp hỗ trợ giảm áp lực lên ngón chân cái khi vận động.

– Sử dụng thuốc làm giảm cơn đau và kiểm soát các triệu chứng đi kèm.

Nhỏ hơn, lớn hơn

1 tấn = 1000kg

– Trọng lượng của tảng đá là: 1000.10 = 10000 (N)

– Vậy để nâng được tảng đá này lên thì lực F1 tối thiểu phải là 10000N.

– Lực F₂ tối thiểu phải là:

– 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.