Giải bài tập SBT Vật lý 6 Bài 15: Đòn bẩy

Chọn từ thích hợp điền vào chỗ trống:

a) Đòn bẩy luôn có ........... và có ......... tác dụng vào nó.

b) Khi khoảng cách từ điểm tựa tới điểm tác dụng của người lớn hơn khoảng cách từ điểm tựa tới điểm tác dụng của vật cần nâng thì dùng đòn bẩy này được lợi về ............

Phương pháp giải

Để điền những từ còn thiếu vào chỗ trống cần nắm được kiến thức về đòn bẩy: điểm tựa, lực tác dụng, khoảng cách từ điểm tựa tới điểm tác dụng

Hướng dẫn giải

a) Đòn bẩy luôn có một điểm tựa và có lực tác dụng vào nó.

b) Khi khoảng cách từ điểm tựa tới điểm tác dụng của người lớn hơn khoảng cách từ điểm tựa tới điểm tác dụng của vật cần nâng thì dùng đòn bẩy này được lợi về lực.

Dùng xà beng để bẩy vật nặng lên (H.15.1).

Phải đặt điểm tựa ở đâu để bẩy vật lên dễ nhất?

A. ở X

B. ở Y

C. ở Z

D. ở khoảng giữa Y và Z

Phương pháp giải

Cần nắm lí thuyết về đòn bẩy: Cánh tay đòn càng lớn, lực tác dụng càng nhỏ để xác định chỗ đặt điểm tựa để bẩy vật lên dễ nhất

Hướng dẫn giải

Vì khoảng các từ điểm tựa tới điểm tác dụng lực của người lớn hơn khoảng cách từ điểm tựa tới vật thì sẽ cho ta lợi về lực.

=> Đặt điểm tựa ở X xà beng để bẩy vật nặng lên là dễ nhất vì khi đó cánh tay đòn là lớn nhất.

Chọn A

Hãy điền các kí hiệu O (điểm tựa O), O₁ (điểm tác dụng của vật), O₂ (điểm tác dụng của người) vào các vị trí thích hợp trên các vật là đòn bẩy ở hình 15.2.

Trong các đòn bẩy trên dùng cái nào được lợi về lực

Phương pháp giải

Dựa vào kiến thức về đòn bẩy để xác định được điểm tựa, điểm tác dụng của vật và điểm tác dụng của người trong các trường hợp trên

Hướng dẫn giải

Các kí hiệu O (điểm tựa O), O₁ (điểm tác dụng của vật), O₂ (điểm tác dụng của người) được biểu như hình vẽ dưới:

Trong các đòn bẩy trên, cái được lại về lực là ở hình: c, d.

Dùng thìa và đồng xu đều có thể mở được nắp hộp (H15.3). Dùng vật nào sẽ mở dễ hơn? Tại sao?

Phương pháp giải

Sử dụng lí thuyết về đòn bẩy: Khi \(O{O_2} > O{O_1} thì {F_2} < {F_1}\)

Hướng dẫn giải

Dùng thìa sẽ mở dễ hơn vì cánh tay đòn dài hơn.

Vì khoảng cách từ điểm tựa O (cạnh của hộp) đến điểm tác dụng lực của vật O₁ (chỗ nắp hộp đè lên thìa hoặc đồng xu) khi dùng thìa và đồng xu là như nhau, nhưng khoảng cách từ điểm tựa O (cạnh của hộp) đến điểm tác dụng lực của người O₂ (chỗ tay cầm) ở thìa lớn hơn đồng xu nên ta được lợi về lực nhiều hơn khi dùng đồng xu.

Tay chân của con người hoạt động như các đòn bẩy. Các xương tay, xương chân là đòn bẩy, các khớp xương là điểm tựa, còn các cơ bắp tạo nên lực.

Để nâng một vật nặng 20N, cơ bắp phải tác dụng một lực tới 160N. Tuy nhiên cơ bắp chỉ cần co lại 1 cm cũng đã nâng vật lên một đoạn 8cm rồi. Người ta nói rằng, tuy không được lợi về lực nhưng dùng đòn bẩy này lại được lợi về đường đi ( H 15.4)

Hãy suy nghĩ về cách cử động của chân, tay… và tìm hiểu xem có những đòn bẩy nào trong cơ thể em

Phương pháp giải

Dựa vào điểm tựa và lực tác dụng kết hợp với kiến thức về lực đòn bẩy để xác định:

- Điểm tựa: hớp ngón tay, ngón chân,...

- Lực tác dụng của vật lên đòn bẩy: vật nào đó tì vào ngón tay, ngón chân,...

-  Lực tác dụng của người: cơ bắp làm cho ngón tay, ngón chân,... chuyển động

Hướng dẫn giải

Các xương ngón tay, ngón chân, bàn tay (hoặc bàn chân), cánh tay (hoặc đùi) … có thể còn rất nhiều đòn bẩy trong cơ thể em

- Các khớp ngón tay, ngón chân, khớp bàn tay, bàn chân ; khớp khuỷu tay, khuỷu chân, khớp vai, khớp háng…là điểm tựa

- Các vật nào đó tì vào ngón tay, ngón chân, bàn tay, bàn chân, cánh tay, đùi…là lực tác dụng của vật lên đòn bẩy

- Các cơ bắp làm cho ngón tay, ngón chân, bàn tay, bàn chân, cánh tay, đùi…chuyển động tạo nên lực tác dụng của người

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

A. Cân Rô-béc-van.         B. Cân đồng hồ.

C. Cân đòn.                    D. Cân tạ.

Phương pháp giải

Dựa vào kiến thức về các ứng dụng của đòn bẩy để xác định câu trả lời đúng

Hướng dẫn giải

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.

Chọn B

Dụng cụ nào sau đây không phải là một ứng dụng của đòn bẩy?

A. Cái búa nhổ đinh.

B. Cái cần kéo nước từ dưới giếng lên.

C. Cái mở nút chai.

D. Dụng cụ mắc ở đầu cột cờ dùng đế kéo cờ lên và hạ cờ xuống.

Phương pháp giải

Cần nắm được ứng dụng của đòn bẩy, dùng phương pháp loại trừ để chọn đáp án đúng

Hướng dẫn giải

Dụng cụ mắc ở đầu cột cờ dùng để kéo cờ lên và hạ cờ xuống thường là một cái ròng rọc nên nó không dùng đòn bẩy.

Chọn D

Trong hình 15.5, những người Ai Cập cổ đại đang dùng dụng cụ được cấu tạo dựa trên nguyên tắc hoạt động của

A. mặt phẳng nghiêng.      

B. đòn bẩy.

C. đòn bẩy phối hợp với ròng rọc

D. mặt phẳng nghiêng phối hợp với đòn bẩy.

Phương pháp giải

Cần nắm được nguyên tắc hoạt động của đòn bẩy và mặt phẳng nghiêng đối chiếu với hình vẽ để xác định câu trả lời

Hướng dẫn giải

Trong hình 15.5, những người Ai Cập cổ đại đang dùng dụng cụ được cấu tạo dựa trên nguyên tắc hoạt động của đòn bẩy

Chọn B

Trong hình 15.6, người ta dùng đòn bẩy có điểm tựa O để bẩy một vật có trọng lượng P. Dùng lực bẩy nào sau đây là có lợi nhất ? Biết mũi tên chỉ lực càng dài thì cường độ lực càng lớn

A. Lực F₁       B. lực F₂      C. lực F₃      D. lực F₄

Phương pháp giải

Dựa vào độ dài cánh tay đòn để xác định lực bẩy có lợi nhất: khoảng cách từ điểm tựa đến điểm cần xét càng dài thì càng lợi về lực

Hướng dẫn giải

Dùng lực bẩy F₄ là có lợi nhất vì cánh tay đòn lực này là đoạn OD dài nhất.

(Vì khoảng cách từ điểm tựa O tới điểm D là dài nhất nên sẽ cho ta lợi về lực nhiều nhất).

Chọn D 

Muốn bẩy một vật nặng 2000N bằng một lực 500N thì phải dùng đòn bẩy có:

A. O₂O = O₁O

B. O₂O > 4O₁O

C. O₁O > 4O₂O

D. 4O₁O > O₁O > 2O₂O

Phương pháp giải

Sử dụng lí thuyết đòn bẩy: Trong đòn bẩy, nếu O₂O > O₁O bao nhiêu lần thì F₂ nhỏ hơn F₁ bấy nhiêu lần.

Hướng dẫn giải

Ta có: F₂ = 500N ; F₁ = 2000N, F₂ nhỏ hơn F₁ là 4 lần nên O₂O > 4O₁O

Vậy muốn bẩy một vật nặng 2000N bằng một lực 500N thì phải dùng đòn bẩy có các cánh tay đòn O₂O > 4O₁O.

Chọn B

Một người gánh một gánh nước. Thùng thứ nhất nặng 20kg, thùng thứ hai nặng 30kg. 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  = 90cm, OO₂ = 90cm

B. OO₁  = 90cm, OO₂ = 60cm

C. OO₁  = 60cm, OO₂ = 90cm

D. OO₁  = 60cm, OO₂ = 120cm

Phương pháp giải

- Tính trọng lượng của hai thùng

- Để gánh nước cân bằng thì: P₁d₁ = P₂d₂

- Đối chiếu đáp án để xác định câu trả lời

Hướng dẫn giải

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

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

Để gánh nước cân bằng thì: P₁d₁ = P₂d₂

Chỉ có đáp án B là thỏa mãn: 200.90 = 300.60

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

Chọn B

Một học sinh muốn thiết kế một cần kéo nước từ giếng lên theo nguyên tắc đòn bẩy (H.15.7) với những yêu cầu sau:

1. Có thể dùng lực 40N để kéo gàu nước nặng 140N

2. O₂O = 2O₁O (O₂O là khoảng cách từ điểm buộc dây kéo tới giá đỡ; O₂O là khoảng cách từ điểm buộc dây gàu tới giá đỡ). Hỏi phải treo vào đầu dây kéo một vật nặng có khối lượng tối thiểu bằng bao nhiêu? Biết cường độ của lực F₁ lớn hơn cường độ của lực F₂ bao nhiêu lần thì O₁O nhỏ hơn O₂O bấy nhiêu lần.

Phương pháp giải

- Cường độ của lực F₁ lớn hơn cường độ của lực F₂ bao nhiêu lần thì O₁O nhỏ hơn O₂O bấy nhiêu lần.

- Từ O₂O = 2O₁O suy ra F₂

- Tính trọng lượng tối thiểu, suy ra khối lượng tối thiểu

Hướng dẫn giải

Vì cường độ của lực F₁ lớn hơn cường độ của lực F₂ bao nhiêu lần thì O₁O nhỏ hơn O₂O bấy nhiêu lần nên khi O₂O = 2O₁O thì F₂ = 140:2 = 70N.

Muốn dùng lực 40N để kéo gàu nước nặng 140N thì phải treo vào đầu dây kéo một vật có khối lượng m sao cho trọng lượng P của vật có độ lớn tối thiểu là:

P = 70 – 40 = 30N.

Do đó vật nặng phải có khối lượng tối thiểu là: m = P:10 = 3 kg.

Hình 15.8 vẽ hai người dùng đòn bẩy để nâng cùng một vật nặng. Nếu gọi F₁ là lực ấn của tay người ở hình 15.8a, F₂ là lực nâng của người ở hình 15.8b thì

A. F₁ > F₂ vì B₁O₁ < B₂O₂ và A₁O₁ = A₂O₂

B. F₁ < F₂ vì B₁O₁ < B₂O₂ và A₁O₁ = A₂O₂

C. F₁ > F₂ vì đòn bẩy thứ nhất dài hơn

D. F₁ = F₂ vì hai đòn bẩy dài bằng nhau

Phương pháp giải

Để chọn đáp án đúng cần nắm được nguyên lí của đòn bẩy: Trong đòn bẩy, nếu O₂O > O₁O bao nhiêu lần thì F₂ nhỏ hơn F₁ bấy nhiêu lần.

Hướng dẫn giải

Nếu gọi F₁ là lực ở hình 15.8a, F₂ là lực ở hình 15.8b thì vì B₁O₁ < B₂O₂ và A₁O₁ = A₂O₂ nên F₁ > F₂.

Chọn A

Hình 15.9 vẽ hai người cùng vác một vật nặng như nhau.

Hỏi lực kéo của tay người ở hình nào có cường độ lớn hơn? 

Phương pháp giải

Dựa vào khoảng cách từ vai người đó (điểm tựa) đến tay để xác định lực kéo của tay người ở hình nào có cường độ lớn hơn

Hướng dẫn giải

Lực kéo của tay người ở hình 15.9b có cường độ lớn hơn vì khoảng cách từ vai người đó (điểm tựa) đến tay ngắn hơn nên lực kéo của tay sẽ lớn hơn.