Bài học

Ba loại đòn bẩy trong đời sống

Mục tiêu bài học

Sau bài này, em phân loại được đòn bẩy thành ba loại dựa trên vị trí tương đối của điểm tựa O so với hai lực F1, F2, và chỉ ra được loại đòn bẩy của các dụng cụ quen thuộc: kéo cắt giấy, xe cút kít, cần câu cá.

Kiến thức nền cần nhớ

Bài trước em đã nắm chắc ba yếu tố của đòn bẩy: điểm tựa O, lực tác dụng F1 (tại d1), lực cản F2 (tại d2). Bài này dùng đúng ba yếu tố ấy, nhưng nhìn vào VỊ TRÍ tương đối giữa chúng để phân loại.

Khởi động

Kéo cắt giấy, xe cút kít và cần câu cá đều là đòn bẩy — cả ba đều có điểm tựa, lực tác dụng và lực cản. Nhưng nhìn kĩ ba dụng cụ này, em sẽ thấy vị trí của điểm tựa so với hai lực hoàn toàn khác nhau: ở kéo, điểm tựa nằm GIỮA hai lực; ở xe cút kít, lực cản nằm GIỮA; còn ở cần câu, lực tác dụng nằm GIỮA. Ba cách sắp xếp khác nhau này chính là ba loại đòn bẩy.

Kiến thức trọng tâm

Dựa vào vị trí tương đối của điểm tựa O so với lực tác dụng F1 và lực cản F2, đòn bẩy được chia thành ba loại:

Loại 1 — điểm tựa O nằm giữa F1 và F2. Ví dụ: kéo cắt giấy (chốt nối nằm giữa cán và lưỡi), bập bênh, kìm cắt sắt.

Loại 2 — lực cản F2 nằm giữa O và F1. Ví dụ: xe cút kít (khoang chứa đất nằm giữa trục bánh xe và tay cầm), xe đẩy hàng, kẹp hạt dẻ khi bẻ theo một chiều nhất định.

Loại 3 — lực tác dụng F1 nằm giữa O và F2. Ví dụ: cần câu cá (tay cầm gần cán, giữa cán và đầu cần cong), cái nhíp gắp, đũa gắp thức ăn.

Cách phân loại nhanh: hãy hình dung ba điểm O, F1, F2 nằm trên một đường thẳng (đòn bẩy), rồi xem điểm nào đứng giữa hai điểm kia. Việc phân loại chỉ dựa trên VỊ TRÍ, không phụ thuộc vào độ lớn của lực hay độ dài cánh tay đòn — một chiếc kéo dù to hay nhỏ vẫn luôn là đòn bẩy loại 1, vì cấu tạo (chốt nằm giữa cán và lưỡi) không đổi.

Dựa vào vị trí tương đối của điểm tựa O so với lực tác dụng F1 và lực cản F2, đòn bẩy được chia thành ba loại: **Loại 1 — điểm tựa O nằm giữa F1 và F2.** Ví dụ: kéo cắt giấy (chốt nối nằm giữa cán và lưỡi), bập bênh, kìm cắt sắt. **Loại 2 — lực cản F2 nằm giữa O và F1.** Ví dụ: xe cút kít (khoang chứa đất nằm giữa trục bánh xe và tay cầm), xe đẩy hàng, kẹp hạt dẻ khi bẻ theo một chiều nhất định. **Loại 3 — lực tác dụng F1 nằm giữa O và F2.** Ví dụ: cần câu cá (tay cầm gần cán, giữa cán và đầu cần cong), cái nhíp gắp, đũa gắp thức ăn. Cách phân loại nhanh: hãy hình dung ba điểm O, F1, F2 nằm trên một đường thẳng (đòn bẩy), rồi xem điểm nào đứng giữa hai điểm kia. Việc phân loại chỉ dựa trên VỊ TRÍ, không phụ thuộc vào độ lớn của lực hay độ dài cánh tay đòn — một chiếc kéo dù to hay nhỏ vẫn luôn là đòn bẩy loại 1, vì cấu tạo (chốt nằm giữa cán và lưỡi) không đổi.

Chỉ cần xác định điểm nào nằm giữa hai điểm còn lại trên đòn bẩy là phân loại được ngay, không cần tính toán.

Ví dụ

Phân loại đòn bẩy của kìm cắt sắt

1
Một chiếc kìm cắt sắt có chốt nối hai thanh ở gần giữa dụng cụ, tay bóp vào hai cán ở một phía của chốt, lưỡi cắt sắt ở phía đối diện. Xác định loại đòn bẩy.
2
Chốt nối là điểm tựa O. Lực tay bóp vào cán là lực tác dụng F1. Lực cản của thanh sắt tại lưỡi cắt là lực cản F2. O nằm giữa cán (F1) và lưỡi (F2).
3
Vì điểm tựa O nằm giữa lực tác dụng F1 và lực cản F2, kìm cắt sắt thuộc đòn bẩy loại 1 — cùng loại với kéo cắt giấy và bập bênh.
4
Vậy kìm cắt sắt là đòn bẩy loại 1 (O nằm giữa F1 và F2), giống hệt cấu tạo của kéo cắt giấy về mặt phân loại, dù hình dạng và công dụng khác nhau.

Ví dụ

Phân loại một dụng cụ mới chưa học (dạng thi)

1
Một chiếc xe đẩy hàng trong siêu thị có hai bánh nhỏ ở phía dưới thùng chứa hàng, tay đẩy ở phía sau xa thùng hàng. Khi người dùng nhấc nhẹ phía trước xe lên để vượt qua bậc thềm, xe hoạt động như một đòn bẩy quanh trục bánh xe. Xác định loại đòn bẩy và giải thích.
2
Trục bánh xe là điểm tựa O (nơi xe quay quanh khi được nhấc lên vượt bậc thềm). Lực tay tại tay đẩy phía sau là lực tác dụng F1. Trọng lượng hàng hoá trong thùng chứa, nằm giữa bánh xe và tay đẩy, là lực cản F2.
3
Vị trí trên xe theo thứ tự: O (bánh xe) — F2 (thùng hàng) — F1 (tay đẩy). Lực cản F2 nằm GIỮA điểm tựa O và lực tác dụng F1 — đây đúng là cấu trúc của đòn bẩy loại 2.
4
Vậy xe đẩy hàng khi vượt bậc thềm là đòn bẩy loại 2, giống hệt xe cút kít về mặt cấu trúc: F2 nằm giữa O và F1. Nhận diện được điều này giúp em áp dụng đúng công thức cân bằng đòn bẩy ở bài sau cho bất kì dụng cụ nào có cấu trúc tương tự, kể cả những dụng cụ chưa từng gặp.

Sai lầm thường gặp

Nhiều bạn cố nhớ "vẹt" ba ví dụ kéo – xe cút kít – cần câu mà không hiểu bản chất, nên gặp dụng cụ lạ (như xe đẩy hàng, cái mở nắp chai) là lúng túng. Cách đúng là luôn quay lại ba bước: xác định O, F1, F2 → sắp xếp theo thứ tự trên đòn bẩy → xem ai đứng giữa. Quy trình này áp dụng được cho MỌI đòn bẩy, kể cả loại chưa từng học.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Kiểm tra nhanh

Điều cần ghi nhớ

Ghi nhớ

Ba loại đòn bẩy: loại 1 — O nằm giữa (kéo, bập bênh); loại 2 — F2 nằm giữa (xe cút kít); loại 3 — F1 nằm giữa (cần câu, đũa gắp). Luôn xác định O, F1, F2 trước, đừng học vẹt ví dụ.

Đã nắm được cấu tạo và cách phân loại đòn bẩy, bài học tiếp theo sẽ trả lời câu hỏi cốt lõi: đòn bẩy cân bằng khi nào — bằng một công thức toán học chính xác.