Bài 15: Đòn Bẩy

Bài 15: Đòn bẩy

I. Lý thuyết

1. Đòn bẩy là gì?

2. Tác dụng của đòn bẩy

- Dùng đòn bẩy có thể làm giảm hay làm tăng lực tác dụng lên vật.

- Khi OO2 > OO1 thì F2 < F1 và ngược lại. Vậy:

+ Muốn lợi về lực thì ta cần đặt điểm tựa O gần với đầu O1.

Ví dụ: Khi nâng một vật bằng một lực nhỏ hơn trọng lượng P của nó. Khi đó ta được lợi về lực nhưng lại thiệt về đường đi.

+ Muốn lợi về đường đi thì ta cần đặt điểm tựa O gần với đầu O2, khi đó cho ta lợi về đường đi nhưng lại thiệt về lực.

3. Một số hiện tượng thực tế

II. Phương pháp giải

1. 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.

2. 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.

3. Lưu ý: Khi bỏ qua khối lượng của đòn bẩy thì nếu OO2 nhỏ hơn OO1 bao nhiêu lần thì F2 cũng nhỏ hơn F1 bấy nhiêu lần.

III. Bài tập trắc nghiệm

Bài 1: Nếu đòn bẩy quay quanh điểm tựa O, trọng lượng của vật cần nâng tác dụng vào điểm O1 của đòn bẩy, lực nâng vật tác dụng vào điểm O2 của đòn bẩy thì dùng đòn bẩy được lợi về lực trong trường hợp nào dưới đây?

A. Khoảng cách OO1 > OO2

B. Khoảng cách OO1 = OO2

C. Khoảng cách OO1 < OO2

D. Khoảng cách OO1 = 2OO2

Đáp án

- Điểm tác dụng lực càng xa điểm tựa O thì lực tác dụng càng nhỏ.

- Để dùng đòn bẩy được lợi thì OO2 > OO1.

⇒ Đáp án C

Bài 2: Chọn phát biểu sai khi nói về tác dụng của đòn bẩy?

A. Tác dụng của đòn bẩy là giảm lực kéo hoặc đẩy vật.

B. Tác dụng của đòn bẩy là tăng lực kéo hoặc đẩy vật.

C. Đòn bẩy có tác dụng làm thay đổi hướng của lực vào vật.

D. Dùng đòn bẩy có thể được lợi về lực.

Đáp án

Tác dụng của đòn bẩy là giảm lực kéo hoặc đẩy vật ⇒ Đáp án B

Bài 3: Trong các dụng cụ sau đây, dụng cụ nào là đòn bẩy?

A. Cái cầu thang gác

B. Mái chèo

C. Thùng đựng nước

D. Quyển sách nằm trên bàn

Đáp án

Dụng cụ hoạt động như một đòn bẩy là mái chèo ⇒ Đáp án B

Bài 4: Điều kiện nào sau đây giúp người sử dụng đòn bẩy để nâng vật lên với lực nhỏ hơn trọng lượng của vật?

A. Khi OO2 < OO1 thì F2 < F1

B. Khi OO2 = OO1 thì F2 = F1

C. Khi OO2 > OO1 thì F2 < F1

D. Khi OO2 > OO1 thì F2 > F1

Đáp án

Khi OO2 > OO1 thì F2 < F1 nghĩa là khi khoảng cách từ điểm tựa đến điểm tác dụng lực lớn hơn khoảng cách từ điểm tựa đến điểm đặt vật thì lực tác dụng nhỏ hơn trọng lượng vật ⇒ Đáp án C

Bài 5: Cân nào sau đây không phải là một ứng dụng của đòn bẩy?

A. Cân Robecvan B. Cân đồng hồ

C. Cần đòn D. Cân tạ

Đáp án

Trong các loại cân trên thì cân đồng hồ không phải là một ứng dụng của đòn bẩy vì đây là ứng dụng về lực đàn hồi.

Bài 6: Chọn từ thích hợp điền vào chỗ trống: Muốn lực nâng vật……… trọng lượng của vật thì phải làm cho khoảng cách từ điểm tựa tới điểm tác dụng của lực nâng……khoảng cách từ điểm tựa tới điểm tác dụng của trọng lượng vật.

A. nhỏ hơn, lớn hơn

B. nhỏ hơn, nhỏ hơn

C. lớn hơn, lớn hơn

D. lớn hơn, nhỏ hơn

Đáp án

Muốn lực nâng vật nhỏ hơn trọng lượng của vật thì phải làm cho khoảng cách từ điểm tựa tới điểm tác dụng của lực nâng lớn hơn khoảng cách từ điểm tựa tới điểm tác dụng của trọng lượng vật.

⇒ Đáp án A

Bài 7: Dụng cụ nào sau đây không phải là ứng dụng của đòn bẩy?

A. Cái kéo B. Cái kìm

C. Cái cưa D. Cái mở nút chai

Đáp án

Cái cưa không phải là ứng dụng của đòn bẩy ⇒ Đáp án C

Bài 8: Một người gánh một gánh nước. Thùng thứ nhất nặng 20 kg, thùng thứ hai nặng 30 kg. Gọi điểm tiếp xúc giữa vai với đòn gánh là O, điểm treo thùng thứ nhất vào đòn gánh là O1, điểm treo thùng thứ hai vào đòn gánh là O2. Hỏi OO1 và OO2 có giá trị nào sau đây thì gánh nước cân bằng?

A. OO1 = 90 cm, OO2 = 90 cm

B. OO1 = 90 cm, OO2 = 60 cm

C. OO1 = 60 cm, OO2 = 90 cm

D. OO1 = 60 cm, OO2 = 120 cm

Đáp án

Trọng lượng của thùng thứ nhất là: P1 = 10.m1 = 10.20 = 200N

Trọng lượng của thùng thứ hai là: P2 = 10.m2 = 10.30 = 300N

Để gánh nước cân bằng thì: P1d1 = P2d2 ⇒

Vậy OO1 và OO2 có giá trị OO1 = 90cm, OO2 = 60cm.

⇒ Đáp án B

Bài 9: Hai bản kim loại đồng chất tiết diện đều có cùng chiều dài = 20 cm và cùng tiết diện nhưng có trọng lượng riêng khác nhau d1 = 1,25d2. Hai bản được hàn dính lại ở một đầu O và được treo bằng sợi dây. Để thanh nằm ngang người ta thực hiện biện pháp cắt một phần của thanh thứ nhất và đem đặt lên chính giữa của phần còn lại. Tìm chiều dài phần bị cắt.

Đáp án

- Gọi x là chiều dài phần bị cắt. Do đó được đặt lên chính giữa của phần còn lại nên trọng lượng của bản thứ nhất không thay đổi.

- Vì thanh nằm cân bằng nên ta có:

- Gọi s là tiết diện của mỗi bản ta có:

Bài 10: Một chiếc xà không đồng chất dài l = 8 m, khối lượng 120 kg được tì hai đầu A, B lên hai bức tường. Trọng tâm của xà cách đầu A một khoảng GA = 3 m. Hãy xác định lực đỡ của tường lên các đầu xà.

Đáp án

- Trọng lượng của xà bằng: P = 10.m = 10.120 = 1200 N

- Vì GA + GB = AB ⇒ GB = AB – GA = 8 – 3 = 5 m

- Xà chịu tác dụng của 3 lực FA, FB, P

- Để tính FA ta coi xà là một đòn bẩy có điểm tựa tại B. Để xà đứng yên ta có:

FA.AB = P.GB

- Để tính FB ta coi xà là một đòn bẩy có điểm tựa tại A. Để xà đứng yên ta có:

FB.AB = P.GA

Vậy lực đỡ của bức tường đầu A là 750 N, của bức tường đầu B là 450 N.

Câu 11 : Quan sát người công nhân đang đẩy chiếc xe cút kít, ba bạn Bình, Lan, Chi. phát biểu:

Bình: Theo tôi, đó là đòn bẩy loại 1.

Lan: Mình nghĩ khác, phải là đòn bẩy loại 2a mới đúng

Chi: Sao lại là 2a? Lực động ở ngoài cùng thì phải là loại 2b mới đúng chứ!

A. Chỉ có Bình đúng.

B. Chỉ có Lan đúng.

C. Chỉ có Chi đúng.

D. Cả 3 bạn đều sai.

Đáp án

Đáp án C

Giải thích:

Từ hình vẽ ta thấy, lực tác dụng nằm ngoài cùng, trọng lực nằm giữa lực tác dụng và điểm tựa, nên đây là loại đòn bẩy 2b.

Vậy Chi phát biểu đúng

Câu 12 : Trong các hình vẽ ở hình 15.5 SGK.

15.5 a. Mái chèo thuyền.

15.5 b. Đẩy xe cút kít.

15.5 c. Kéo cắt giấy.

15.5 d. Trò chơi bập bênh.

Chọn câu đúng trong các câu sau:

A. Chỉ có hình 15.5 a là đòn bẩy loại 1.

B. Chỉ có hình 15.5 b và 15.5 c là đòn bẩy loại 2a.

C. Hình 15.5 b; 15.5 c; 15.5 d là đòn bẩy loại 2b.

D. Hình 15.5 a; 15.5 c; 15.5 d là đòn bẩy loại 1.

Đáp án

Đáp án D

Giải thích:

Mái chèo thuyền, kéo cắt giấy, trò chơi bập bênh là đòn bẩy loại 1; xe cutkit là đòn bẩy loại 2a.

Câu 13 : Cho hệ thống đòn bẩy như hình vẽ. Để đòn bẩy cân bằng, ta phải treo một vật m = l00 g ở vị trí O2 cách O một đoạn... Biết rằng O1 cách O một đoạn 20 cm.

A. 20cm

B. 25cm

C. 40cm

D. 50cm

Đáp án

Đáp án D

Giải thích: Vật 250 g có trọng lượng P1 = 2,5N;

vật 100 có trọng lượng P2 = 1N.

Áp dụng điều kiện cân bằng của đòn bẩy ta có: P1.O1O = P2.O2O

Thay số ta được: 2,5.20 = 1. O2O => O2O = 50 cm.

Câu 14 : Một đòn bẩy AB có chiều dài 1 m. Ở 2 đầu người ta treo 2 vật có khối lượng lần lượt m1 = 400g và m2 = l00g. Để đòn bẩy cân bằng, điểm tựa 0 phải cách A một đoạn.... Cho biết đầu A treo vật 400g.

A. 40cm

B. 25 cm

A. 20 cm

D. 30 cm

Đáp án

Đáp án C

Giải thích:

Vật 400 g có trọng lượng P1 = 4N; vật 100 g có trọng lượng P2 = 1N

Để đòn bẩy cân bằng thì P1.AO = P2.BO <=> 4.AO = 1.BO (1)

Mà AB = AO + BO = 1m = 100 cm (2)

Thay (1) vào (2) ta được AO+ 4AO = 100 cm => AO = 20 cm.

Câu 15 : Đòn bẩy như hình vẽ, biết OO1 = 20 cm; OO2 = 80 cm. Câu nào sau đây đúng?

Đáp án

Đáp án C

Hướng dẫn: để đòn bẩy cân bằng thì ta có F1.OO1 = F2.OO2

Câu 16 : : Dùng đòn bẩy loại 1 như hình vẽ để bẩy một vật có trọng lượng P1 được đặt ở đầu O1. Muốn bẩy được vật, ta phải tác dụng vào đầu O2 một lực ít nhất là...

A. Lớn gấp 4 lần trọng lượng vật.

. .

B. Nhỏ hơn 4 lần trọng lượng vật.

C. Lớn gấp 5 lần trọng lượng vật.

B. Nhỏ hơn 5 lần trọng lượng vật.

Đáp án

Đáp án B

Giải thích:

Từ hình vẽ, ta thấy các khoảng OO2 = 4 OO1

Áp dụng công thức đòn bẩy, ta có: P1.OO1 = P2.OO2

Vậy ta cần tác dụng vào đầu O2 một lực tối thiểu nhỏ hơn 4 lần trọng lượng của vật.

Câu 17 : Cho đòn bẩy loại 1 có chiều dài OO1 < OO2. Hai lực tác dụng vào 2 đầu O1 và O2 lần lượt là F1 và F2. Để đòn bẩy cân bằng ta phải có:

A. Lực F2 có độ lớn lớn hơn lực F1.

B. Lực F2 CÓ độ lớn nhỏ hơn lực F1.

C. Hai lực F1 và F2 có độ lớn như nhau.

D. Không thể cân bằng được, vì OO1 đã nhỏ hơn OO2.

Đáp án

Đáp án B

Giải thích:

Áp dụng công thức đòn bẩy: F1.OO1 = F2.OO2 nên

(vì OO1 đã nhỏ hơn OO2).

Câu 18 : Hai quả cầu đặc có kích thước y như nhau, một quả bằng đồng và một quả bằng sắt được treo vào 2 đầu của đòn bẩy tại 2 điểm A và B. Biết OA = OB. Lúc này đòn bẩy sẽ...

A. Cân bằng nhau.

B. Bị lệch về phía qủa cầu bằng sắt.

C. Bị lệch về phía qủa cầu bằng đồng.

D. Chưa thể khẳng định được điều gì.

Đáp án

Đáp án C

Giải thích:

Vì đồng có khối lượn riêng lớn hớn sắt, nên hai quả cầu có cùng kích thước thì quả bằng đồng có khối lượng lớn hơn.

Do hai cánh tay đòn bằng nhau nên đòn bẩy sẽ bị lệch về phía quả cầu bằng đồng.

Câu 19 : Quan sát dao cắt giấy ở một cửa hiệu photocopy, ba bạn Bình, Lan, Chi phát biểu:

Bình: Chỉ là dao bình thường, không ứng dụng bất kỳ máy cơ đơn giản nào.

Lan: Ứng dụng của đòn bẩy loại 1

Chi: Ứng dụng của đòn bẩy loại 2.

A. Chỉ có Bình đúng.

B. Chỉ có Lan đúng.

C. Chỉ có Chi đúng.

D. Cả 3 bạn đều sai.

Đáp án

Đáp án C

Giải thích: Dao cắt giấy ở hiệu photocopy có hoạt động tương tự như xe cutkit, nó có phần lực tác dụng nằm ngoài cùng. Lực tác dụng lên giấy nằm giữa trục và lực tay ta tác dụng, nên nó là đòn bẩy loại 2.

Câu 20A : Quan sát hình 15.1 trong SGK, để lực kéo được nhẹ hơn, ba bạn Bình, Lan, Chi phát biểu:

Bình: Dời điểm tựa O về phía đầu O2 sao cho OO1 < OO2.

Lan: Chỉ cần dời đến vị trí sao cho OO1 = OO2

Chi: Dời điểm tựa O về phía đầu O1 thêm một đoạn nữa. Nếu nền đất yếu thay đòn O1O2 bằng đòn khác dài hơn (tạo cho OO2 càng càng lớn hơn so với OO1)

A. Chỉ có Bình đúng.

B. Chỉ có Lan đúng.

C. Chỉ có Chi đúng.

D. Cả 3 bạn đều sai.

Đáp án

Đáp án C

Giải thích:

Để lực kéo nhẹ hơn thì phần tay đòn phía lực tác dụng phải dài hơn cánh tay đòn phần treo vật. Tức là tạo cho OO2 càng lớn hơn so với OO1 thì lực tác dụng càng nhỏ hơn trọng lượng của vật.

Câu 20B : Một người tác dụng một lực F = 150 N vào đầu A của đòn bẩy, để bẩy một hòn đá có khối lượng 60kg. Biết OB = 20 cm, chiều dài đòn AB là:

A. 80 cm

B. 120 cm

C. 1m

D. 60 cm.

Đáp án

Đáp án C

Giải thích:

Hòn đá có khối lượng 60 kg, nên nó có trọng lượng P = 10.60 = 600N.

Sử dụng đòn bẩy để bẩy hòn đá lên, áp dụng công thức đòn bẩy ta có:

F.OA = P.OB <=> 150.OA = 600.20 <=> OA = 80 cm

Vậy chiều dài đòn AB = OA + OB = 20 + 80 = 100 cm = 1m.