Hàng ngày bạn có thể gặp rất nhiều loại máy móc, công cụ được gọi là máy cơ đơn giản. Chẳng hạn như để kéo một vật nặng rơi xuống hố lên mặt đất tưởng chừng rất khó đối với sức người, tuy nhiên lại dễ dàng khi sử dụng máy cơ đơn giản. Vậy máy cơ đơn giản là gì? Có các loại máy cơ đơn giản nào? Hãy cùng Monkey tìm hiểu về chúng qua bài viết sau đây.
Máy cơ đơn giản là gì?
Đầu tiên ta làm một thí nghiệm nhỏ với quả nặng và chiếc lực kế lò xo. Giả sử vật nặng có trọng lượng 0,5 N. Ta dùng lực kế nâng vật nặng lên. Dựa vào lực kế, ta thấy cường độ lực nâng bằng trọng lượng của quả nặng.
Kết luận: Khi kéo vật lên theo phương thẳng đứng, cần phải dùng lực có cường độ lớn hơn hoặc bằng trọng lượng của vật đó.
Vậy trong thực tế, ví dụ 1 người cần kéo một chiếc ống bê tông từ dưới hố lên. Người đó có cường độ lực nâng bằng 400 N. Tuy nhiên ống bê tông có trọng lượng P = 800 N. Ta thấy rằng người đó không thể nâng ống bê tông lên được, do lực kéo F < P [trọng lượng của vật]. Có cách nào để nâng được vật đó dễ dàng lên không?
Đây chính là lúc ta cần sử dụng máy cơ đơn giản.
Máy cơ đơn giản là những dụng cụ giúp công việc dễ dàng hơn. Ví dụ tấm ván đặt nghiêng, xà beng, ròng rọc,..là những máy cơ đơn giản dùng để di chuyển hoặc nâng các vật nặng lên cao dễ dàng.
Các máy cơ đơn giản cũng giúp con người tiết kiệm sức lực khi làm việc.
Các loại máy cơ đơn giản
Có ba loại máy cơ đơn giản chính đó là đòn bẩy, ròng rọc và mặt phẳng nghiêng. Cùng tìm hiểu cấu tạo của ba loại máy cơ đơn giản này dưới đây.
Đòn bẩy
Đòn bẩy là một trong những loại máy cơ đơn giản được sử dụng nhiều trong đời sống
Cấu tạo đòn bẩy
Các đòn bẩy đều có một điểm xác định gọi là điểm tựa [ví dụ điểm 0]. Đòn bẩy sẽ quay quanh điểm tựa 0.
Một đầu gồm trọng lượng của vật cần nâng F1, tác dụng vào một điểm của đòn bẩy. Một đầu là lực nâng vật F2, tác dụng vào một điểm khác của đòn bẩy.
Vậy, một chiếc đòn bẩy gồm 3 phần chính
-
Trục kéo
-
Trục đẩy
-
Điểm tựa
Tác dụng của đòn bẩy
Đòn bẩy giúp bạn nâng một vật nặng mà không tốn nhiều sức. Chỉ cần tăng khoảng cách một đầu so với điểm tựa thì lực sử dụng nâng vật đầu bên kia sẽ càng ít đi.
Ví dụ về đòn bẩy
Một ví dụ điển hình ta thường bắt gặp ngay khi còn nhỏ đó là chiếc bập bênh [có cơ chế hoạt động của đòn bẩy]. Một đầu người ngồi là lực kéo, đầu người ngồi bên kia là lực đẩy. Khi hai lực hai đầu bập bênh cân bằng thì chiếc bập bênh giữ được thăng bằng.
Ròng rọc
Ròng rọc là một loại máy cơ đơn giản, được dùng để giúp nâng lên hay hạ vật xuống một cách dễ dàng. Ngoài ra ròng rọc còn dùng để di chuyển vật từ vị trí này sang vị trí khác.
Cấu tạo của ròng rọc
Ròng rọc gồm hai loại chính là ròng rọc cố định và ròng rọc động
Bảng dưới đây cho biết cấu tạo và công dụng của hai loại ròng rọc này
| Ròng rọc cố định | Ròng rọc động | |
| Cấu tạo | Ròng rọc cố định gồm một bánh xe có rãnh để vắt dây qua. Trục của bánh xe được mắc cố định [có móc treo trên xà]. Do đó, khi kéo dây, bánh xe quay quanh trục cố định | Ròng rọc động gồm một bánh xe có rãnh để vắt dây qua Trục của bánh xe không được mắc cố định Bánh xe có mang theo móc để treo vật. Do đó, khi kéo dây, bánh xe vừa quay vừa chuyển động lên cùng vật. |
| Tác dụng | Ròng rọc cố định có tác dụng làm đổi hướng của lực kéo so với khi kéo trực tiếp | Ròng rọc động có tác dụng làm cho lực kéo vật lên nhỏ hơn trọng lượng của vật. |
| Ví dụ | Người ta dùng ròng rọc cố định để kéo nước từ dưới giếng lên. | Ròng rọc động được sử dụng nhiều trong các công trình để đưa những vật liệu nặng lên cao. |
Mặt phẳng nghiêng
Mặt phẳng nghiêng là gì?
Mặt phẳng nghiêng là một trong ba loại máy cơ kể trên. Giống như tên gọi, mặt phẳng nghiêng bao gồm một mặt phẳng có các điểm đầu và điểm cuối ở độ cao khác nhau.
Tác dụng của mặt phẳng nghiêng
-
Mặt phẳng nghiêng giúp cho con người được lợi về lực
-
Mặt phẳng nghiêng càng ít thì lực tác dụng vào vật để kéo vật lên theo mặt phẳng nghiêng cũng càng nhỏ.
Ví dụ mặt phẳng nghiêng
Một mặt phẳng nghiêng được đặt liền với xe tải giúp vận chuyển đồ lên xe
Ứng dụng của các loại máy cơ đơn giản trong đời sống
Những loại máy cơ đơn giản này đang hiện diện thường trực trong cuộc sống của chúng ta qua những công cụ và dụng cụ khác nhau. Giúp cho chúng ta dễ dàng và tiện lợi hơn.
Những ứng dụng phổ biến của các loại máy cơ đơn giản trong đời sống phải kể đến đó là:
Sử dụng đòn bẩy
-
Khi đi bộ đường xa, một người phải đeo một chiếc túi rất nặng. Nếu người đó treo chiếc túi vào một đầu cây gậy, sau đó đặt cây gậy lên vai [điểm va chạm giữa vai và cây gậy là một điểm tựa], và lấy tay giữ một đầu cây gậy trước mặt, thì sẽ giảm được độ nặng của chiếc túi
-
Một chiếc đinh dù đang bị gắn chặt vào tấm gỗ, nhưng nếu ta dùng 1 cây búa nhổ đinh thì có thể nhổ nó ra.
-
Dùng xà beng để xúc đất lên
Sử dụng ròng rọc
-
Thang máy chuyển động lên xuống nhờ cơ chế hoạt động của ròng rọc bên trong
-
Sử dụng ròng rọc để kéo cờ, hạ cờ
-
Ròng ròng giúp đưa vật liệu xây dựng lên cao
-
Ròng rọc đơn giản cũng được sử dụng trong chiếc rèm cửa
Mặt phẳng nghiêng
-
Kê một tấm ván để di chuyển xe lên nhà
-
Cầu trượt là một mặt phẳng nghiêng
-
Con đường dốc giúp xe lên dễ dàng hơn cũng là một mặt phẳng nghiêng
-
Dựa chiếc thang vào tường theo chiều nghiêng để trèo thang đỡ nguy hiểm hơn
Xem thêm: Tìm hiểu về ròng rọc từ A-Z: Cấu tạo, phân loại, ứng dụng
Giải đáp câu hỏi liên quan đến các loại máy cơ đơn giản
Bài 1 - C4 sgk tr.43: Chọn từ thích hợp trong dấu ngoặc để điền vào ô trống trong các câu dưới đây
a, Máy cơ đơn giản là những dụng cụ giúp công việc…………hơn. [dễ dàng/nhanh]
b, Mặt phẳng nghiêng, đòn bẩy, ròng rọc là………… [pa lăng/ máy cơ đơn giản]
Đáp án: a. dễ dàng; b. máy cơ đơn giản
Bài 2 - C5 sgk tr.43: Nếu khối lượng của ống bêtông là 200kg và lực kéo mỗi người trong hình là 400N thì những người này có kéo được ống bêtông lên không? Vì sao?
Đáp án: Trọng lượng của ống bê tông là P = 10.m = 10.200 = 2000 [N]
Tổng lực kéo của 4 người: F = 4.400 = 1600 N
Do F< P nên 4 người này không thể kéo ống bê tông lên được
Bài 3 - C6 sgk tr.43: Tìm những thí dụ sử dụng máy cơ đơn giản trong cuộc sống:
Đáp án: Trường hợp sử dụng máy cơ đơn giản trong cuộc sống là: Đầu chiếc búa dùng để nhổ đinh [ứng dụng của đòn bẩy], ròng rọc kéo vật liệu xây dựng lên cao, tấm ván kê bậc cầu thang để dắt xe lên…
Bài 4: Để kéo trực tiếp một thùng nước có khối lượng 20kg từ dưới giếng lên, người ta phải dùng lực nào trong các lực sau đây:
A. F < 20 N
B. F = 20 N
C. 20 N < F < 200 N
D. F = 200 N
Đáp án: D [Do tính P của thường nước = 10.20 = 200 N]
Bài 5: Người ta thường dùng máy cơ đơn giản nào để làm các việc sau đây:
a, Đưa thùng hàng lên ô tô tải
b, Đưa xô vữa lên cao
c, Kéo thùng nước từ dưới giếng lên
Đáp án:
a, Mặt phẳng nghiêng
b, Ròng rọc
c, Ròng rọc
Bài 6: Câu nào sai trong các câu sau.
Trường hợp nào sau đây có thể dùng máy cơ đơn giản
A. Đưa xe máy lên xe tải
B. Dắt xe máy từ đường vào nhà cao hơn mặt đường
C. Kéo xe máy ra khỏi hố sâu
D. Không trường hợp nào kể trên
Đáp án: D
Bài 7: Dùng một mặt phẳng nghiêng để đưa một vật nặng lên cao, có thể
A. Làm thay đổi phương của trọng lực tác động lên vật
B. Làm giảm trọng lượng của vật
C. Kéo vật lên với lực kéo nhỏ hơn trọng lượng của vật
D. Kéo vật lên với lực kéo lớn hơn trọng lượng của vật
Đáp án: C
Lời kết
Có thể thấy rằng ròng rọc, đòn bẩy và mặt phẳng nghiêng là các loại máy cơ đơn giản góp phần không nhỏ giúp cuộc sống của chúng ta thuận tiện hơn. Hy vọng bạn đọc đã hiểu và ghi nhớ cấu tạo và tác dụng của từng loại máy cơ. Theo dõi kiến thức cơ bản để biết thêm nhiều bài học hữu ích nhé !