Cách giải bài tập về Ròng rọc (cực hay)

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

Cách giải bài tập về Ròng rọc (cực hay)

A. Phương pháp giải

Học sinh cần nắm được các tác dụng của ròng rọc, 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.

- Hiệu suất của ròng rọc:

   

2. Ròng rọc

a) Ròng rọc cố định.

   s là quãng đường dịch chuyển của dây,

   h là chênh lệch độ cao của vật

- Dùng ròng rọc cố định không được lợi gì về lực, đường đi do đó không được lợi gì về công.

   F = P; s = h

b) Ròng rọc động.

+ Với 1 ròng rọc động: Dùng ròng rọc động được lợi hai lần về lực nhưng lại thiệt hai lần về đường đi do đó không được lợi gì về công.

   

+ Với hai ròng rọc động: Dùng 2 ròng rọc động được lợi 4 lần về lực nhưng lại thiệt 4 lần về đường đi do đó không được lợi gì về công.

   

+ Tổng quát: Với hệ thống có n ròng rọc động thì ta có:

   

B. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Trong các câu sau đây, câu nào là không đúng?

A. Ròng rọc cố định có tác dụng làm thay đổi hướng của lực.

B. Ròng rọc cố định có tác dụng làm thay đổi độ lớn của lực.

C. Ròng rọc động có tác dụng làm thay đổi độ lớn của lực.

D. Ròng rọc động có tác dụng làm thay đổi hướng của lực.

Lời giải:

Đáp án B

Dùng ròng rọc cố định không được lợi gì về lực, nó chỉ có tác dụng làm thay đổi hướng của lực. Ròng rọc động có thể làm thay đổi cả hướng và độ lớn của lực.

Ví dụ 2: Để đưa vật có khối lượng 20kg lên cao. Bạn Nam sử dụng ròng rọc cố định. Lực cần thiết để đưa vật lên cao là:

A. 200N      B. 20N

C. 100N      D. 10N

Lời giải:

Đáp án A

- Trọng lượng của vật là: 20.10 = 200 (N)

- Dùng ròng rọc cố định không được lợi gì về lực, nên để đưa vật có trọng lượng 200N lên cao thì lực cần thiết là 200N.

Ví dụ 3: Bạn Hưng dùng một ròng rọc cố định như trên hình để kéo một chiếc hộp có khối lượng 25kg từ mặt đất lên độ cao 2m. Ròng rọc cố định trong trường hợp này có tác dụng gì? Công của Hưng là bao nhiêu?

Lời giải:

- Dùng ròng rọc cố định có tác dụng làm thay đổi hướng của lực.

- Trọng lượng của vật là: 25.10 = 250 (N)

- Công của lực là: 250.2 = 500 (J)

Đáp số: 500J

C. Bài tập vận dụng

Câu 1: Trong những câu sau đây, câu nào là sai khi ta nói về ròng rọc động?

A. Ròng rọc động giúp ta thay đổi hướng của lực kéo.

B. Khi dùng ròng rọc động lực kéo nhỏ hơn trọng lực của vật cần nâng cao.

C. Khi dùng ròng rọc động ta được lợi về lực.

D. Ròng rọc động giúp ta được lợi nhiều lần về công.

Lời giải:

Đáp án D

Dùng ròng rọc động ta được lợi mấy lần về lực thì thiệt bấy nhiêu lần về đường đi. Nên ta không được lợi gì về công.

Câu 2: Dùng hệ thống ròng rọc như hình vẽ để kéo vật đi lên đều có trọng lượng P = 200N. Lực kéo F có độ lớn là:

A. 100N      B. 200N

C. 50N      D. 400N

Lời giải:

Đáp án A

- Hệ trên gồm có 1 ròng rọc động nên ta được lợi 2 lần về lực

- Độ lớn lực kéo là:

   

Câu 3: Dùng hệ thống ròng rọc như hình vẽ để kéo vật đi lên đều có trọng lượng P. Để nâng vật lên cao 2m thì phải kéo dây một đoạn:

A. 1m      B. 2m

C. 4m      D. 8m

Lời giải:

Đáp án C

- Hệ trên gồm có 1 ròng rọc động nên ta được lợi 2 lần về lực. Vì vậy sẽ bị thiệt 2 lần về đường đi.

- Khi vật nâng lên một đoạn h = 2m thì dây phải rút ngắn một đoạn s = 2h = 4m

Câu 4: Để đưa một vật có khối lượng 40kg lên độ cao 1m bằng ròng rọc động, người ta phải kéo đầu dây đi là 8m.(giả thiết ma sát không đáng kể ). Lực kéo cần thiết là:

A. 400N      B. 50N

C. 320N      D. 3200N

Lời giải:

Đáp án B

- Trọng lượng của vật là: 40.10 = 400 (N)

S = 8.h.

- Như vậy dùng ròng rọc động bị thiệt 8 lần về đường đi, nên sẽ được lợi 8 lần về lực

- Lực kéo cần thiết là:

   

Câu 5: Cho hệ thống ròng rọc như hình vẽ. Biết mỗi ròng rọc có hiệu suất 85%. Hiệu suất của hệ là:

A. 85%      B. 61%

C. 90%      D. 78%

Lời giải:

- Đổi: 85% = 0,85

- Vì hệ gồm các ròng rọc cố định nên không cho ta lợi về lực, không thiệt về đường đi. Hiệu suât mỗi ròng rọc là:

- Gọi F₁, F₂, F là lực kéo ở các ròng rọc 1,2 và 3 ta có:

- Vậy hiệu suất của hệ ròng rọc là:

Câu 6: Cho hệ ròng rọc như hình vẽ. Vật nặng có trọng lượng P = 1000N. Để kéo được vật lên thì lực F cần thiết là bao nhiêu? Tính công để kéo vật lên cao 2m? các ròng rọc có khối lượng không đáng kể, ma sát rất nhỏ.

Lời giải:

- Hệ trên gồm 4 ròng rọc động nên sẽ cho lợi 2⁴ = 16 (lần) về lực

- Lực kéo cần thiết là:

- Công để đưa vật lên cao 2m là:

   A= F.s = 1000.2 = 2000 (J)

Đáp số: 62,5N; 2000J

Câu 7: Cho hệ thống như hình vẽ. Biết vật có trọng lượng là 200N, vật cần kéo lên cao 0,5m

a.Tính lực kéo vật lên và quãng đường đầu dây dịch chuyển .

b.Thực tế do có ma sát nên phải kéo đầu dây một lực là F = 110N.

- Tính hiệu suất của ròng rọc và lực ma sát của ròng rọc.

Lời giải:

a. Hệ thống có 1 ròng rọc động nên ta được lợi 2 lần về lực

- Lực kéo vật lên là:

   F = P/2 = 100(N)

- Quãng đường đầu dây dịch chuyển :

   s = 2.h = 2.0,5 = 1 (m)

b. Hiệu suất của ròng rọc là

   

- Công hao phí là :

   A_hp = A_tp – A_i = F'.s – P.h = 110.1 – 200.0,5 = 10 (J)

- Lực ma sát của ròng rọc là:

   

Đáp số:

   a) 100N; 1m

   b) 90,9%; 10N

Câu 8: Người ta dùng một hệ ròng rọc để kéo vật có khối lượng lượng 3000N lên độ cao 3m (hình vẽ).

a) Hệ trên cho ta lợi mấy lần về lực? Lực F cần thiết để kéo vật lên cao là bao nhiêu?

b) Để kéo vật lên cao 3m thì phải kéo dây đi một đoạn là bao nhiêu mét?

Lời giải:

a) Ta vẽ các lực tác dụng lên dây và ròng rọc như trên hình vẽ.

- Ta có:

   3P’ = P => P’ = P/3

   2F = P’ => F = P/6

- Vậy hệ cho lợi 6 lần về lực

- Lực F cần thiết để kéo vật lên là:

   F = P/6 = 3000/6 = 500(N)

b) Hệ cho lợi 6 lần về lực nên thiệt 6 lần về đường đi.

- Vậy để kéo vật lên cao 3m thì phải kéo dây:

   3.6 = 18 (m)

Đáp số:

   a) 6 lần; 500N

   b) 18m

Câu 9:

Có hệ ròng rọc như hình vẽ. Vật A và B có trọng lượng lần lượt là 30N và 7N. Bỏ qua ma sát và khối lượng dây. Xem trọng lượng của các ròng rọc là không đáng kể.

a) Vật A đi lên hay đi xuống.

b) Muốn vật A chuyển động đều đi lên 6cm thì vật B phải có trọng lượng ít nhất là bao nhiêu và di chuyển bao nhiêu?

Lời giải:

a. Do trọng lượng vật A là PA = 30N

- Nên lực căng của dây thứ nhất:

   F₁ = P_A/2 = 15N

- Lực căng của dây thứ 2:

   F₂ = F₁/2 = 7,5N

- Theo đề bài, vật B có trọng lượng P'_B = 7N < F₂ = 7,5N nên B đi lên, còn vật A đi xuống.

b. Khi vật B có trọng lượng là thì lực kéo xuống của trọng lực cân bằng với lực F2 kéo vật B lên.

- Nếu lúc đầu A và B đứng yên thì ta có thể kích thích A chuyển động đều đi lên, còn B chuyển động đều đi xuống.

- Ta thấy kéo vật A có trọng lượng P_A = 30N đi lên chỉ cần có trọng lượng P'_B = 7,5N .

- Như vậy tính về lực thì lợi 4 lần nên phải thiệt 4 lần về đường đi.

Do đó vật B phải đi xuống 24 cm.

Câu 10: Một hệ ròng rọc được sử dụng để kéo vật B lên cao như trong hình vẽ. Biết vật A có trọng lượng 200N, mỗi ròng rọc có trọng lượng 5N. Bỏ qua ma sát và khối lượng của các dây treo.

a. Hỏi với hệ thống trên có thể nâng vật B có trọng lượng tối đa là bao nhiêu?

b. Tính hiệu suất của hệ ròng rọc.

Lời giải:

a. Hệ ròng rọc cho ta lợi 4 lần về lực, tuy nhiên do 2 ròng rọc động có trọng lượng 5N mỗi cái nên trọng lượng tối đa của vật B là:

   200.4 – 5.2 = 790 (N)

b. Khi vật B đi lên một đoạn h thì 2 ròng rọc động cùng đi lên một đoạn h và vật A đi xuống 1 đoạn 4h.

- Công có ích là công để nâng vật B:

   A_i = P_B . h = 790.h

- Công toàn phần là công của vật A thực hiện được:

   A_t = P_A . 4h = 800.h

- Và hiệu suất của hệ thống:

   

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

• 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)
• Dạng 14: Cách giải bài tập về Áp suất chất lỏng (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

---