Mở đầu
Khi muốn nâng một vật, người ta cần tác dụng lực có hướng thẳng đứng lên trên (hình bên). Có cách nào tận dụng được trọng lượng của người để nâng được vật lên cao hay không?
Trả lời:
- Khi muốn nâng một vật lên cao theo phương thẳng đứng, thay vì bắt buộc phải dùng sức kéo hướng lên trên, chúng ta có thể lợi dụng trọng lượng cơ thể để nâng được vật lên cao đó là dùng đòn bẩy. Cơ chế này giúp chuyển đổi hướng của lực từ trên xuống dưới, hỗ trợ nâng vật lên nhẹ nhàng hơn.
I. Tác dụng của đòn bẩy
Hoạt động SGK Khoa học tự nhiên 8 (trang 79): Thí nghiệm
Chuẩn bị: Thanh
nhựa cứng có lỗ cách đều, giá thí nghiệm, lực kế, các quả nặng có móc treo.
Tiến hành:
- Dùng lực
kế tác dụng lực vào đòn bẩy AB, đòn bẩy có thể tác dụng lực nâng quả nặng.
- Thay đổi
cánh tay đòn bằng cách móc lực kế vào các vị trí khác nhau. Đọc giá trị của lực
kế khi nâng được các quả nặng để thanh cân bằng ở mỗi vị trí của lực kế.
Từ kết quả
thí nghiệm, trả lời các câu hỏi sau:
1. Đòn bẩy
AB có tác dụng thay đổi hướng lực tác dụng khi nâng quả nặng như thế nào?
2. Khi nào
đòn bẩy cho ta lợi thế về lực?
Trả lời:
1.
2. Khi dùng đòn bẩy nâng vật, nếu khoảng cách từ điểm tựa đến điểm tác dụng của lực nâng vật lớn hơn khoảng cách từ điểm tựa tới điểm đặt vật thì lực tác dụng nhỏ hơn trọng lượng của vật đòn bẩy có thể được lợi về lực.
Câu hỏi 1 SGK Khoa học tự nhiên 8 (trang 80): Xác định điểm tựa, cánh tay đòn trong các trường hợp ở Hình 19.2.
Trả lời:
- Xe Rùa:
- Xà beng
bẩy vật:
- Búa nhổ
đinh:
Câu hỏi 2 SGK Khoa học tự nhiên 8 (trang 80): Sử dụng đòn bẩy như Hình 19.2 có thể làm đổi hướng tác dụng lực
như thế nào?
Trả lời:
- Trong hình 19.2a: Lực tác dụng vẫn giữ hướng từ dưới lên trên, đòn bẩy không đổi hướng lực.
- Trong hình 19.2b: Chuyển lực nâng hướng từ dưới lên thành lực đè hướng từ trên xuống, có tác dụng làm thay đổi hướng tác dụng lực
- Hình 19.2c: Chuyển lực kéo hướng ra ngoài tường thành lực đè song song với mặt tường, chiều từ trên xuống, có tác dụng làm thay đổi hướng tác dụng lực.
II. Các loại đòn bẩy
Hoạt động SGK Khoa học tự nhiên 8 (trang 81):
1. Hình
19.6 vẽ các dụng cụ, các vật có cấu tạo và chức năng của đòn bẩy.
- Em hãy
chỉ rõ loại đòn bẩy trong từng trường hợp.
- Sử dụng đòn bẩy như vậy đem lại lợi ích như thế nào?
2. Mô tả
cách sử dụng đòn bẩy để tận dụng trọng lượng của người để nâng vật lên cao
trong tính huống ở đầu bài học.
3. Lấy các
ví dụ khác về mỗi loại đòn bẩy trong cuộc sống và phân tích tác dụng của chúng.
Trả lời:
1.
a)
b)
c)
d)
e)
g) Kéo cắt
thuộc đòn bẩy loại 1, có
2. Người thao tác có thể dùng một thanh gỗ dài làm đòn bẩy, đặt điểm tựa gần vật nặng, sau đó chỉ cần sử dụng bàn tay như một điểm tựa và dồn toàn bộ trọng lượng cơ thể nhấn xuống ở đầu cán dài để nâng vật lên.
3.
- Đòn bẩy
loại 1: cái bập bênh, cái cân đòn, cái búa kẹp để nhổ đinh. Hiệu quả cơ
học là bất kỳ, có thể ít hơn, bằng hoặc nhỏ hơn 1
- Đòn bẩy
loại 2 lợi về lực: xe rùa, cái kìm tách hạt, cái mở nắp chai hay bàn đạp phanh
ô tô, trong đó cánh tay đòn của tải nhỏ hơn cánh tay đòn của lực đầu vào, và
hiệu quả cơ học luôn lớn hơn 1.
- Đòn bẩy loại 2 không lợi về lực: một cặp nhíp, cái búa, một cặp đũa hay cái gắp, cần câu cá hay xương hàm dưới của hộp sọ người. Cánh tay đòn của lực đầu vào nhỏ hơn cánh tay đòn của tải, nên hiệu quả cơ học luôn bé hơn 1
III. Ứng dụng của đòn bẩy
1. Bơm nước bằng tay
Câu hỏi SGK Khoa học tự nhiên 8 (trang 81): Đòn bẩy trong máy bơm nước bằng tay (Hình 19.7) là đòn bẩy loại nào? Sử dụng máy bơm nước này cho ta những lợi ích gì?
Trả lời:
- Đòn bẩy trong máy bơm nước bằng tay là đòn bẩy loại I. Việc kéo dài tay cầm giúp cánh tay đòn của lực tác dụng lớn hơn cánh tay đòn của pít tông, cho ta lợi ích về lực, giúp việc bơm nước từ lòng đất lên trở nên nhẹ nhàng.
2. Đòn bẩy trong cơ thể người
Câu hỏi 1 SGK Khoa học tự nhiên 8 (trang 82): Dựa trên cấu tạo của cơ thể và tác dụng của đòn bẩy em hãy đưa ra
tư thế ngồi để tránh mỏi cổ.
Trả lời:
- Đầu người hoạt động như một đòn bẩy với điểm tựa là đốt sống cổ. Để giảm momen lực tác động lên các cơ cổ, cần giữ đầu và cổ thẳng trục với cột sống, tránh cúi gập hoặc ngửa cổ quá lâu khi làm việc.
Câu hỏi 2 SGK Khoa học tự nhiên 8 (trang 82): Em hãy giải thích vì sao khi cầm vật nặng, ta cần gập sát
cánh tay vào bắp tay.
Trả lời:
- Khi cầm vật nặng, gập sát cẳng tay vào bắp tay giúp thu ngắn khoảng cách từ giá của trọng lực đến khớp cùi trỏ. Việc giảm độ dài cánh tay giúp giảm momen lực của vật, từ đó giảm lực cơ bắp tay (F) cần sản sinh để nâng vật.
3. Đòn bẩy trong xe đạp
Hoạt động SGK Khoa học tự nhiên 8 (trang 83): Thảo luận nhóm về vấn đề sau:
- Em hãy
xác định các đòn bẩy trên xe đạp khi ta sử dụng xe. Ứng với mỗi trường hợp hãy
xác định trục quay, các lực tác dụng và xác định loại đòn bẩy tương ứng.
- Hãy mô tả sự thay đổi hướng của lực khi dùng chân tác dụng lực lên pê – đan xe đạp để đẩy xe đạp tiến về phía trước. Xét quá trình tác dụng lực với hai trục quay tại trục giữa A và trục bánh sau B (Hình 19.10).
Trả lời:
* Các bộ
phận xe đạp dựa trên nguyên đòn bẩy là:
- Hệ thống Bàn đạp – Trục giữa – Đĩa:
+ Trục giữa: Đóng vai trò là điểm tựa O
+ Bàn đạp: Điểm tác dụng lực O1 từ chân người đạp.
+ Vành đĩa: Điểm đặt lực O2 để kéo bánh xe sau chuyển động.
- Tay phanh xe đạp:
+ Trục chốt tay phanh: Điểm tựa O
+ Vị trí bóp tay: Điểm tác dụng lực O1
+ Đầu nối dây cáp phanh: Điểm đặt lực O2 để kéo má phanh.
- Chân chống xe
+ Trục xoay chân chống: Điểm tựa O
+ Thân chân chống: Vị trí tác dụng lực gạt O1
+ Đầu đệm chân tì xuống đất: Điểm đặt lực O2
- Khi dùng chân tác dụng lực nén thẳng đứng từ trên xuống dưới lên bàn đạp, lực này sẽ làm quay trục giữa A. Quá trình quay của đĩa kéo dây xích sẽ tạo ra lực kéo giữa các điểm tiếp xúc giữa mắt xích và răng của vành đĩa, làm cho trục bánh sau B tạo ra lực kéo làm xe chuyển động.
---------------------------------------
Trên đây là phần hướng dẫn chi tiết lời Giải Khoa học tự nhiên 8 Bài 19 Đòn bẩy và ứng dụng (đầy đủ nhất), giúp bạn nắm vững những kiến thức nền tảng về Đòn bẩy và ứng dụng. Hy vọng rằng những kiến thức này sẽ giúp bạn khơi dậy lòng say mê khám phá, hình thành tư duy khoa học chủ động và phát triển kỹ năng vận dụng vào các tình huống thực tế. Để xem trọn bộ lời giải chi tiết theo chương trình mới, đừng quên truy cập ngay tại link dưới đây: