Định luật về Công và Tác dụng của các máy cơ đơn giản & bài tập tham khảo

I. ĐỊNH LUẬT VỀ CÔNG

Định luật về công được phát biểu như sau: “Không một máy cơ đơn giản nào cho lợi về công, lợi bao nhiêu lần về lực sẽ thiệt bấy nhiêu lần về đường đi và ngược lại.”

II. CÁC LOẠI MÁY CƠ ĐƠN GIẢN THƯỜNG GẶP

1. Ròng rọc cố định

Đối với ròng rọc cố định, lực kéo F bỏ ra chính bằng lực P của vật, nên ròng rọc cố định chỉ có tác dụng đổi hướng của lực, không có tác dụng thay đổi độ lớn của vật.

Ta có: F = P

2. Ròng rọc động

Nếu sử dụng dòng dọc động, ta sẽ được lợi 2 lần về lực F kéo nhưng sẽ bị thiệt 2 lần về đường đi và ngoài ra sẽ không thể đổi chiều kéo vật.

Ta có: \(F = \frac{P}{2}\)

3. Đòn bẩy

Khi dùng đòn bẩy để nâng vật nếu \(l_1 < l_2\) thì \(P > F\) hay nếu \(l_1 > l_2\) thì \(P < F\) (trong đó nếu \(l_1, l_2\) lần lượt là khoảng cách từ điểm tựa tới điểm tác dụng của các lực \(P,\ F\).

Vậy nên khi dùng đòn bẩy nếu lợi về lực sẽ thiệt về đường đi và ngược lại nếu lợi về đường đi sẽ thiệt về lực, tùy thuộc vào nhu cầu cần sử dụng.

Ta có: \(\frac{P}{F} = \frac{l_2}{l_1} \)

4. Mặt phẳng nghiêng

Khi sử dụng mặt phẳng nghiêng có thể kéo hoặc đẩy vật lên với lực nhỏ hơn so với trọng lượng của vật nên theo định luật về công sẽ thiệt hơn về đường đi, với mặt phẳng nghiêng càng ít thì lực cần để kéo vật trên mặt phẳng đó càng nhỏ.

Ta có: \(\frac{P}{F} = \frac{l}{h} \)

III. BÀI TẬP THAM KHẢO

Ví dụ: Để đưa vật có trọng lượng P = 500N lên cao bằng ròng rọc động phải kéo dây đi một đoạn 8 m, hãy tìm lực kéo, độ cao đưa vật lên là bao nhiêu?

Lời giải tham khảo:

Khi sử dụng ròng rọc động kéo vật lên thì sẽ được lợi 2 lần về lực và thiệt hai lần về đường đi.

Ta có lực kéo của vật là: 

\(F = \frac{P}{2} = \frac{500}{2}\) = 250 (N).

Gọi h là độ cao đưa vật, s là độ dài kéo dây nên s = 8m.

Ta có s = 2. h nên ta có độ cao nâng vật lên là h = 8 : 2 = 4 (m).