Trả lời chi tiết, chính xác câu hỏi “Lợi ích của máy cơ đơn giản là gì?” và phần kiến thức tham khảo là tài liệu cực hữu dụng bộ môn Vật lí 6 cho các bạn học sinh và các thầy cô giáo tham khảo.
Trả lời câu hỏi: Lợi ích của máy cơ đơn giản là gì
Lợi ích của máy cơ đơn giản là: giúp ta di chuyển 1 vật với lực nhỏ hơn trọng lượng của nó.
Kiến thức tham khảo về máy cơ đơn giản
1. Máy cơ đơn giản là gì?
Máy cơ đơn giản(haymáy đơn giản) là một loaithiết bịcơ họcdùng để thay đổihướnghoặc độ lớn củalực.
Nó là những mô hình đơn giản nhất để sử dụng những lợi thế của cơ học để tăng độ lớn của lực sản sinh ra và giảm độ lớn của lực tác dụng lên.
Các máy cơ đơn giản được sử dụng để di chuyển, đưa vật lên cao một cách đơn giản, an toàn hơn. Thay vì chúng ta tự dùng sức lực của mình để thực hiện hành động. Thì chúng ta có thể giảm bớt sức của bản thân trong việc kéo vật lên cao nhờ máy cơ đơn giản. Mô hình chung, các loại máy cơ giúp đỡ con người đưa vật lên cao đều được phát triển từ máy cơ đơn giản.
2. Các loại máy cơ đơn giản
- Cácloạimáy cơ đơn giản thườnggặp:
Đòn bẩy
Đòn bẩy cũng là một trong các loại máy cơ đơn giản có cấu tạo không quá phức tạp mà đem đến tác dụng tốt. Đòn bẩy là một vật rắn sử dụng một điểm tựa hay còn gọi là điểm quay. Điểm này giúp biến đổi lực của một vật tác dụng lên một vật khác. Chắc chắn khi học đến bài máy cơ đơn giản trong vật lý 6. Các em sẽ được nghe về câu nói nổi tiếng của Archimedes. Archimedes đã từng nói: “Hãy cho tôi một điểm tựa, tôi sẽ nâng bổng Trái Đất lên”. Đòn bẩy và quy tắc của đòn bẩy được sử dụng rất nhiều trong các loại máy cơ hiện nay.
Từ thời xa xưa, ông cha ta đã biết cách sử dụng đòn bẩy để nâng một vật khác lên cao. Điều này đem đến nhiều kết quả tốt trong thực tế. Đòn bẩy thời xưa còn được sử dụng trong quân đội. Ngày nay, máy cơ đơn giản đều được thiết kế đặc biệt hơn. Những chiếc máy này dùng phục vụ những công việc trong cuộc sống hằng ngày. Các em nên tìm hiểu sâu hơn về từng loại máy cơ đơn giản để hiểu hơn về chủ đề này. Điều này cũng giúp các em làm bài tập ví dụ thực tế dễ dàng hơn.
Mặt phẳng nghiêng
Mặt phẳng nghiênglà một trong số những loại máy cơ đơn giản được sử dụng rất nhiều trong cuộc sống hằng ngày. Mặt phẳng nghiêng có thể hiểu đơn giản là một tấm ván đặt nghiêng dùng để đưa vật lên cao. Nó là một mặt phẳng với điểm đầu và điểm cuối có độ cao khác nhau. Thông thường, khi chúng ta di chuyển một vật lên cao với phương thẳng đứng sẽ tốn rất nhiều sức. Tuy nhiên nếu sử dụng mặt phẳng nghiêng thì lực dùng để di chuyển vật lên cao sẽ nhỏ hơn.
Điểm trừ của việc sử dụng mặt phẳng nghiêng – một trong những các loại máy cơ đơn giản chính là quãng đường di chuyển vật sẽ dài hơn. Hiệu suất cơ học của mặt phẳng nghiêng chính là tỉ lệ chiều cao chia cho độ dài của mặt phẳng nghiêng. Điều này cũng được giải thích bằng hàm lượng giác của toán học. Mặt phẳng nghiêng giúp chúng ta di chuyển một vật lên vị trí cao hơn một cách nhẹ nhàng.
Ròng rọc
Khác với mặt phẳng nghiêng, ròng rọc đơn giản được cấu tạo bởi khối trụ kim loại, giá đỡ, ròng rọc, dây kéo. Ròng rọc được chia thành hai loại là ròng rọc cố định và ròng rọc động. Ròng rọc cố định không làm thay đổi độ lớn của lực kéo nhưng đem đến lợi ích về chiều. Các bạn có thể dễ dàng đưa vật lên cao dù đứng cùng vị trí của vật ban đầu. Trong trường hợp này, ròng rọc cố định đem đến cường độ lực là như nhau F=P.
Ròng rọc động sẽ đem đến lợi về cường độ lực. Ròng rọc động không giúp thay đổi về chiều nhưng có thể được lợi 2 lần về lực. Chúng ta có thể hiểu đơn giản về điều này. Lực chúng ta dùng đế kéo vật lên cao chỉ bằng ½ trọng lượng của vật. Đây chính là tác dụng cực kỳ tốt mà ròng rọc động đem đến. Hầu hết loại máy cơ đơn giản đều đem đến lợi ích trong lực kéo hoặc hướng kéo. Trong thực tế cuộc sống, ròng rọc được sử dụng rất nhiều.
Tuy nhiên, hiện nay, chúng ta đã có thể sử dụng một số loại máy nâng khác để di chuyển vật lên cao thuận tiện hơn. Máy cơ đơn giản vẫn được sử dụng trong các công trình xây dựng. Sử dụ
Mỗi máy cơ đơn giản chỉ cần một lực tác dụng duy nhất để sinh ra một lực mới. Trong điều kiện lý tưởng không có ma sát thì lực sinh ra bằng hoặc tỉ lệ với lực tác dụng lên máy đơn giản đó. Nếu lực sinh ra lớn hơn lực tác động thì quãng đường vật di chuyển sẽ nhỏ hơn quãng đường lực di chuyển theo tỉ lệ nghịch, từ đó phát minh ra 'công cơ học', rồi phát minh ra 'Định luật bảo toàn công cơ học'
3. Định luật về công
"Khi ta thực hiện công trực tiếp vào một vật thì công đó luôn không đổi khi sử dụng bất kỳ một máy cơ đơn giản nào. Công thực hiện phụ thuộc vào hai yếu tố là lực tác dụng và quãng đường lực đi theo tỉ lệ thuận". Trên thực tế công thực hiện khi sử dụng máy cơ đơn giản sẽ lớn hơn công thực hiện trực tiếp do phải thực hiện thêm công để thắng ma sát.
I - ĐỊNH LUẬT VỀ CÔNG
Không một máy cơ đơn giản nào cho lợi về công, được lợi bao nhiêu lần về lực thì thiệt bấy nhiêu lần về đường đi và ngược lại.
II - CÁC LOẠI MÁY CƠ ĐƠN GIẢN THƯỜNG GẶP
- Ròng rọc cố định: Chỉ có tác dụng đổi hướng của lực, không có tác dụng thay đổi độ lớn của lực.
- Ròng rọc động: Khi dùng một ròng rọc động cho ta lợi 2 lần về lực thì thiệt 2 lần về đường đi.
- Mặt phẳng nghiêng: Lợi về lực, thiệt về đường đi.
- Đòn bẩy: Lợi về lực, thiệt về đường đi hoặc ngược lại.
III - HIỆU SUẤT CỦA MÁY CƠ ĐƠN GIẢN
Trong thực tế, ở các máy cơ đơn giản bao giờ cũng có ma sát. Vì vậy, công mà ta phải tốn \(\left( {{A_2}} \right)\) để nâng vật lên bao giờ cũng lớn hơn công \(\left( {{A_1}} \right)\) dùng để nâng vật khi không có ma sát, đó là vì phải tốn một phần công để thắng ma sát.
Công \({A_2}\) là công toàn phần, công \({A_1}\) là công có ích.
Hiệu suất của máy: \(H = \dfrac{{{A_1}}}{{{A_2}}}.100\% = \dfrac{{{A_{ich}}}}{{{A_{tp}}}}.100\% \)
Vì \({A_2}\) luôn lớn hơn \({A_1}\) nên hiệu suất luôn nhỏ hơn \(100\% \)
Ibaitap: Qua bài Định luật về Công và Tác dụng của các máy cơ đơn giản & bài tập tham khảo ôn tập lại nội dung định luật về công, một số loại máy cơ đơn giản có tác dụng gì và một số bài tập tham khảo.
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).
Khi sử dụng máy cơ đơn giản thì loại máy nào cho ta lợi về công?
Hãy chọn câu trả lời đúng.
Không loại máy cơ đơn giản nào cho ta lợi về công.