Cách giải bài tập về Đòn bẩy (cực hay)

Bài viết Cách giải bài tập về Đòn bẩy với phương pháp giải chi tiết giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập về Đòn bẩy.

Cách giải bài tập về Đòn bẩy (cực hay)

A. Phương pháp giải

Học sinh cần nắm được các khái niệm về đòn bẩy, công thức đòn bẩy, công cơ học.

1. Công thức tính công cơ học

- Công cơ học phụ thuộc vào 2 yếu tố: Lực tác dụng vào vật và độ chuyển dời của vật.

- Công thức: A = F.s (khi vật chuyển dời theo hướng của lực)

Trong đó A: công của lực F

   F: lực tác dụng vào vật (N)

   s: quãng đường vật dịch chuyển (m)

- Đơn vị công là Jun (kí hiệu là J): 1J = 1 N.m.

2. Đòn bẩy.

- Đòn bẩy là một loại máy cơ đơn giản. Đòn bẩy thông thường gồm một thanh dài và một điểm tựa.

- Người ta thường dùng đòn bẩy để nâng được các vật có trọng lượng lớn bằng lực nhỏ hơn trọng lượng vật.

- Dùng đòn bẩy được lợi bao nhiêu lần về lực thì thiệt bấy nhiêu lần về đường đi do đó không được lợi gì về công.

   

Trong đó F₁; F₂ là các lực tác dụng lên đòn bẩy, l₁; l₂ là các tay đòn của lực hay khoảng cách từ giá của các lực đến trục quay.

- Khoảng cách giữa điểm tựa O và phương của lực gọi là cánh tay đòn của lực

3. Phương pháp giải bài tập về đòn bẩy.

- Bước 1: Phân tích phương chiều các lực tác dụng vào cơ hệ trên hình vẽ.

- Bước 2: Chỉ rõ tên lực tác dụng, cường độ và đơn vị của mỗi lực, xác định được cánh tay đòn của lực, trục quay.

- Bước 3: Sử dụng phương trình cân bằng của đòn bẩy để giải bài tập.

B. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Cái khuy vỏ chai nước ngọt thực chất là một:

A. mặt phẳng nghiêng

B. ròng rọc

C. đòn bẩy

D. palăng

Lời giải:

Đáp án C

Cái khuy nắp chai là một ứng dụng của đòn bẩy.

Ví dụ 2: Cân Rô béc van (cân đòn) là ứng dụng của máy cơ đơn giản nào?

A. Đòn bẩy

B. Mặt phẳng nghiêng

C. Ròng rọc

D. Cả ba đều không đúng

Lời giải:

Đáp án A

Cân Rô béc van (cân đòn) là ứng dụng của đòn bẩy với điểm tựa và các lực như trên hình vẽ.

Ví dụ 3: Người ta sử dụng một đòn bẩy như hình vẽ. Biết OO₁ = 10cm; OO₂ = 60cm. Người ta tác dụng vào điểm O₂ lực có độ lớn 100N. Tính độ lớn lực F₁ tại điểm O₁ ?

Lời giải:

- Áp dụng công thức đòn bẩy:

Độ lớn của lực F₁ là:

C. Bài tập vận dụng

Câu 1: Một đòn bẩy như trên hình vẽ. Nếu tăng lực F2 lên 4 lần thì lực F1 sẽ thay đổi như thế nào?

A. Tăng lên 16 lần

B. Tăng lên 4 lần

C. Tăng lên 2 lần

D. Tăng lên mấy lần phụ thuộc vào tỷ lệ OO₁ và OO₂

Lời giải:

Đáp án B

- Áp dụng công thức đòn bẩy:

Nếu tăng lực F₂ lên mấy lần thì lực F₁ cũng sẽ tăng lên bấy nhiêu lần.

Câu 2: Một đòn bẩy như trên hình vẽ. Ban đầu lực F₂ tác dụng vào điểm O₂ thì ở O₁ xuất hiện lực F₁ có độ lớn 400N. Nếu dịch điểm đặt lực F₂ vào điểm O₃ (OO₂ = O₂O₃) thì độ lớn lực F₁ là:

A. 200N      B. 100N

C. 800N      D. 1600N

Lời giải:

Đáp án C

- Ta có OO₃ = 2.OO₂

- Áp dụng công thức đòn bẩy:

- Chiều dài cánh tay đòn tăng lên 2 lần thì lực F₁ tăng lên 2 lần.

- Độ lớn lực F₁ lúc này là: 400.2 = 800 (N)

Câu 3: Người ta dùng một đòn bẩy như hình vẽ để nâng một vật nặng. Biết OO₂ = 4.OO₁. Nếu tác dụng vào điểm O₂ một lực có độ lớn 50N thì độ lớn lực F₁ xuất hiện ở O₁ là:

A. 50N      B. 100N

C. 200N      D. 400N

Lời giải:

Đáp án C

- Áp dụng công thức đòn bẩy:

- Độ lớn lực F1 là:

Câu 4: Để bẩy một hòn đá có khối lượng 1 tấn người ta sử dụng một đòn bẩy như trên hình vẽ. Biết OO₂ = 5.OO₁. Lực F₂ tối thiểu tác dụng vào O₂ là bao nhiêu để có thể nâng được tảng đá này lên?

A. 10000N      B. 1000N

C. 200N      D. 2000N

Lời giải:

Đáp án D

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:

Câu 5: Một thanh nhẹ AB có thể quay tự do quanh một điểm O cố định với OA=2OB. Đầu A treo một vật có khối lượng 8 kg. Để hệ thống cân bằng người ta treo vào đầu B một vật có khổi lượng m (kg). Giá trị của m là:

A. 4kg      B. 8kg

C. 16kg      D. 32kg

Lời giải:

Đáp án C

- Vì thanh nhẹ có thể quay quanh điểm O nên ta coi O là điểm tựa của đòn bẩy.

- Để hệ thống cân bằng ta có điều kiện cân bằng đòn bẩy như sau:

- Khối lượng vậy treo vào đầu B là:

   160 : 10 = 16 (kg)

Câu 6: Muốn nâng một tảng đá có khối lượng 300kg, người ta phải dùng một đòn bẩy có chiều dài tối thiểu là bao nhiêu? Biết rằng điểm tựa O cách điểm đặt của tảng đá OA= 40cm và người thợ có sức đè tối ta là F = 800N.

Lời giải:

- Trọng lượng của tảng đá là: 300.10 = 3000 (N)

- Như vậy để nâng tảng đá lên được thì lực F₁ tại điểm A nhỏ nhất là 3000N.

- Áp dụng công thức đòn bẩy:

   

- Lực tại điểm B lớn nhất là 800N

- Chiều dài l₂ tối thiểu là:

   

- Chiều dài tối thiểu của đòn bẩy là: 40 + 150 = 190 (cm)

Đáp số: 190cm

Câu 7: Người ta dùng một xà beng có dạng như hình vẽ để nhổ một cây đinh cắm sâu vào gỗ. Biết OA = 25cm, OB = 200cm. Khi tác dụng một lực F = 100N vuông góc với OB tại đầu B ta sẽ nhổ được đinh. Tính lực giữ đinh của tấm gỗ?

Lời giải:

- Theo quy tắc cân bằng của đòn bẩy ta có:

   F’.OA = F.OB

   

- Gọi F_c là lực cản của gỗ. Để nhổ được đinh thì lực F’ ≥ F_c. Khi F’ = 800N thì sẽ nhổ được đinh nên lực F_c = 800N

Đáp số: 800N

Câu 8: Một chiếc xà không đồng chất dài l = 16m, khối lượng 100 kg được tì hai đầu A, B lên hai bức tường. Trọng tâm của xà cách đầu A một khoảng GA = 4m. Hãy xác định lực đỡ của tường lên các đầu xà.

Lời giải:

- Trọng lượng của xà bằng: P = 10.100 = 1000 (N)

- Trọng lượng của xà tập trung tại trọng tâm G của xà.

- Xà chịu tác dụng của 3 lực F_A, F_B, P

- Để xà đứng yên ta có:

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

- Vậy lực đỡ của bức tường đầu A là 750 (N), của bức tường đầu B là 250 (N).

Đáp số: 750N và 250N

Câu 9: Một cái sào có khối lượng không đáng kể được treo theo phương nằm ngang bằng hai sợi dây AA’ và BB’. Tại điểm M người ta treo một vật nặng có khối lượng 70kg. Tính lực căng của các sợi dây AA’ và BB. Cho biết: AB = 1,4 m; AM = 0,2m.

Lời giải:

- Trọng lượng của vật nặng là: P = 10.70 = 700 (N)

- Gọi lực căng của các sợi dây AA’ và BB’ lần lượt là: T_A và T_B.

- Cái sào chịu tác dụng của 3 lực T_A, T_B và P.

- Để tính T_A coi sào như một đòn bẩy có điểm tựa tại B.

- Để sào nằm ngang ta có:

   T_A.AB = P.MB

- Để tính T_B coi A là điểm tựa. Để sào nằm ngang ta có:

   T_B.AB = P.MA

Vậy: Lực căng của sợi dây AA’ là 600 (N),sợi dây BB’ là 100 (N)

Đáp số: 600 (N); 100 (N)

Câu 10: Một thanh đồng chất, tiết diện đều, một đầu nhúng vào nước, đầu kia tựa vào thành chậu tại O sao cho OA = 1/2 OB. Khi thanh nằm cân bằng, mực nước ở chính giữa thanh. Tìm khối lượng riêng D của thanh, biết khối lượng riêng của nước là D₀ = 1000kg/m³.

Lời giải:

- Thanh chịu tác dụng của trọng lực P đặt tại trung điểm M của thanh AB và lực đẩy Acsimet đặt tại trung điểm N của MB. Thanh có thể quay quanh O. áp dụng quy tắc cân bằng của đòn bẩy ta có:

P. MH = F. NK (1).

- Gọi S là tiết diện và l là chiều dài của thanh ta có:

- Thay vào (1) ta có:

- Mặt khác:

- Trong đó:

- thay vào (2) ta được:

Đáp số: 1250 kg/m3

Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí lớp 8 cực hay, có lời giải chi tiết khác:

• Dạng 9: Cách giải bài tập về Ròng rọc (cực hay)
• Dạng 10: Cách giải bài tập về Mặt phẳng nghiêng (cực hay)
• Dạng 11: Cách giải bài tập về Lực đẩy Ác-si-mét (cực hay)
• Dạng 12: Phương pháp tính Áp lực, áp suất cực hay có lời giải
• Dạng 13: Cách giải bài tập về Áp suất khí quyển (cực hay)

Xem thêm các loạt bài Để học tốt môn Vật Lí 8 hay khác:

• Giải bài tập Vật lý 8
• Giải sách bài tập Vật lí 8
• Giải VBT Vật Lí 8
• Top 36 Đề thi Vật Lí 8 có đáp án

---