Giải Khoa Học Tự nhiên 8 trang 83
Lời giải chi tiết SGK Lớp 8 · Môn Khoa Há»c Tá»± NhiĂªn · Trang 83–84
Tóm tắt lý thuyết
Đòn bẩy là một thanh cứng có thể quay quanh một trục (điểm tựa O). Trên đòn bẩy có:
- Điểm tựa O (trục quay).
- Điểm đặt lực tác dụng (lực ta tác dụng vào) và điểm đặt trọng lượng vật.
Phân loại đòn bẩy:
- Đòn bẩy loại 1: điểm tựa nằm giữa hai lực (lực tác dụng và trọng lượng vật ở hai phía của trục quay).
- Đòn bẩy loại 2: điểm tựa nằm ở một đầu, lực tác dụng và trọng lượng vật cùng nằm về một phía so với điểm tựa.
Tác dụng: đòn bẩy giúp ta thay đổi (thường là giảm) lực cần dùng, hoặc thay đổi hướng tác dụng lực, làm việc dễ dàng hơn.
Bài 1: Chỉ rõ loại đòn bẩy và lợi ích (Hình 19.6)
Đề: 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?
Lời giải:
| Trường hợp | Loại đòn bẩy | Lợi ích |
|---|---|---|
| a) Cần câu cá | Loại 1 (điểm tựa là tay giữ, nằm giữa) | Làm thay đổi hướng lực, giúp quăng và kéo cần dễ hơn, tăng tầm với |
| b) Bật nắp chai | Loại 2 (điểm tựa ở mép chai) | Cho lợi về lực, dùng lực nhỏ vẫn bật được nắp |
| c) Sử dụng đũa | Loại 1 | Điều khiển linh hoạt, gắp thức ăn dễ dàng |
| d) Dùng kẹp làm vỡ vỏ hạt | Loại 2 (điểm tựa ở khớp kẹp) | Cho lợi về lực, dễ làm vỡ vỏ cứng |
| e) Chèo thuyền | Loại 1 (điểm tựa ở mái chèo tựa mạn thuyền) | Đổi hướng lực, đẩy thuyền tiến về phía trước |
| g) Kéo cắt | Loại 1 (trục quay là đinh ốc giữa hai lưỡi) | Cho lợi về lực, cắt vật dễ dàng hơn |
Giải thích cách nhận biết: nhìn vị trí trục quay (điểm tựa). Nếu trục quay nằm giữa điểm đặt tay và vật → loại 1. Nếu trục quay nằm ở một đầu, tay và vật cùng phía → loại 2.
Bài 2: Dùng trọng lượng người để nâng vật
Đề: Mô tả cách sử dụng đòn bẩy để tận dụng trọng lượng của người để nâng vật lên cao trong tình huống ở đầu bài học.
Lời giải:
- Đặt một thanh dài, cứng (đòn bẩy) lên một điểm tựa cố định.
- Đầu ngắn của đòn bẩy luồn xuống dưới vật cần nâng, đầu dài hướng về phía người.
- Sao cho khoảng cách từ điểm tựa tới chỗ người tác dụng lực lớn hơn khoảng cách từ điểm tựa tới vật.
- Người chỉ cần dùng trọng lượng cơ thể đè (hoặc treo) lên đầu dài. Vì cánh tay đòn bên người dài hơn nên lực do trọng lượng người tạo ra đủ để nâng vật nặng lên cao mà không cần gắng sức nhiều.
Bài 3: Ví dụ khác về mỗi loại đòn bẩy
Đề: Lấy các ví dụ khác về mỗi loại đòn bẩy trong cuộc sống và phân tích tác dụng của chúng.
Lời giải:
Đòn bẩy loại 1 (điểm tựa ở giữa):
- Cái bập bênh: trục quay ở giữa, đổi hướng và cân bằng lực hai bên.
- Cái xà beng nạy vật: cho lợi lớn về lực.
- Cái kìm: điểm tựa ở chốt giữa, cho lợi về lực khi kẹp, cắt.
Đòn bẩy loại 2 (điểm tựa ở một đầu):
- Xe cút kít (xe rùa): bánh xe là điểm tựa, vật ở giữa, tay nâng ở đầu kia → cho lợi về lực, chở được vật nặng.
- Cái kẹp gắp đá, đồ ăn: cho lợi về lực.
- Dụng cụ bấm lỗ giấy: cho lợi về lực.
Mục III – Ứng dụng của đòn bẩy
Bài: Bơm nước bằng tay (Hình 19.7)
Đề: 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?
Lời giải:
- Tay cầm của máy bơm là đòn bẩy loại 1, trục quay (điểm tựa) nằm giữa tay cầm và cần pít-tông.
- Lợi ích: cho lợi về lực, ta chỉ cần dùng lực nhỏ ở tay cầm dài là tạo được lực lớn để kéo cần pít-tông, hút nước từ giếng sâu lên dễ dàng.
Bài: Đòn bẩy trong cơ thể người – tư thế ngồi (Hình 19.8)
Đề: Dựa trên cấu tạo của cơ thể và tác dụng của đòn bẩy, em hãy đưa ra tư thế ngồi để tránh mỏi cổ.
Lời giải:
- Đầu là đòn bẩy loại 1 với trục quay là đốt sống trên cùng. Trọng lượng đầu $F_1$ và lực cơ sau gáy $F_2$ nằm hai bên trục quay.
- Khi ta cúi đầu về phía trước, cánh tay đòn $d_1$ của trọng lượng đầu tăng lên, làm cơ sau gáy phải tạo lực $F_2$ lớn hơn để giữ cân bằng → cổ nhanh mỏi.
- Tư thế đúng: giữ đầu thẳng, mắt nhìn ngang, không cúi gằm xuống. Khi đó trọng lượng đầu gần như rơi đúng vào trục quay, cánh tay đòn $d_1$ nhỏ, cơ cổ ít phải gắng sức → tránh mỏi cổ.
Bài: Cánh tay – vì sao cần gập sát vật vào bắp tay (Hình 19.9)
Đề: Em hãy giải thích vì sao khi cầm vật nặng, ta cần gập sát cánh tay vào bắp tay.
Lời giải:
Cánh tay là đòn bẩy loại 2, trục quay là khớp khuỷu O. Lực cơ bắp $F_1$ giữ cho cánh tay cân bằng với trọng lượng vật $F_2$.
Áp dụng điều kiện cân bằng đòn bẩy:
$$F_1 \cdot d_1 = F_2 \cdot d_2$$
Trong đó:
- $d_1$ là khoảng cách từ khớp khuỷu tới chỗ cơ bắp tác dụng (nhỏ, cố định).
- $d_2$ là khoảng cách từ khớp khuỷu tới vật.
Suy ra lực cơ bắp cần tạo:
$$F_1 = F_2 \cdot \dfrac{d_2}{d_1}$$
- Khi gập sát cánh tay vào bắp tay, vật được kéo lại gần khớp khuỷu hơn → khoảng cách $d_2$ giảm.
- Vì $d_1$ không đổi, nên $d_2$ nhỏ làm $F_1$ giảm theo.
Kết luận: gập sát cánh tay giúp giảm lực mà cơ bắp phải tạo ra, nên ta cầm vật nặng đỡ mỏi và an toàn hơn.
Nếu em cần thầy giải đúng nội dung trang 83–84 thì gửi lại ảnh hai trang đó nhé, vì hai ảnh hiện tại là trang 81 và 82.