MAY CO DON GIANACSIMET VẬT LÝ THCS PHẠM BATHANH DS MAY CO DON GIAN 1

Trêng THCS ThiÕt KÕ VËt Lý TÝch lòy nghiƯp vơ m«n MÁY CƠ ĐƠN GIẢN A- Lí thuyết I- Đại lượng vật lí Khối lượng: m (kg) ; m =P/10 ; m = D.V ; m = d.V/10 Lực: - Điểm đặt - Phương chiều - Độ lớn Trọng lực, trọng lượng P= m.g (g: hệ số trọng lượng khối lượng) ( P=10.m ) Khối lượng riêng D m V (kg/m3) Trọng lượng riêng d= P mg  Dg (=10.D ) (N/m3) V V Chú ý: Công thức liên quan Chu vi đường tròn : C = 2.П.R Diện tích hình tròn : S = П.R2 Thể tích hình hộp, hình tr: V = S.h hình cầu V=4/3 .R3 II- Cụng, cơng suất: - Cơng: ĐK có cơng học: - Có lực tác dụng - Vật chuyển dời tác dụng lực - Công thức: A = F.s ( Tng quỏt: A = F.S.cos ) A: công học (J) F: lực tác dụng (N) s: quãng đờng dÞch chun (m) + F S có thể: chiều ( phát động), ngược chiều ( cản ), vuông góc - Cơng suất: P = A , t P= F.S = F.v ( chuyển động ) t A: công học (J) t : thời gian (s) P: công suất (W) - Hiệu suất Giáo viên Thanh Phạm Bá Trờng THCS Thiết Kế Vật Lý A Tích lòy nghiƯp vơ m«n P.h H= A  F s ; A1 - A2 = Ahp = Fhp.s III - Máy đơn giản Ròng rọc cố nh - Ròng rọc cố đinh có tác dụng thay ®ỉi híng cđa lùc a, NÕu b, NÕu H = (Fms= 0) H0) A1 F=P F=P+Fms P.h H= A  F s 2 Ròng rọc động - ròng rọc động có tác dụng thay đổi độ lớn cña lùc: = P/2 H=1 => F= Pv  Prr b, NÕu Fms>0 H F= Pv  Prr +Fms a, NÕu Fms=0 F Palăng ( HÖ ròng rọc ) Khi nâng vật có trọng lợng P lªn cao b»ng mét lùc F NÕu: - Muèn lợi 2n lần lực F = P ta dùng n ròng rọc động rời 2n bị thiệt 2n lần đờng - Muốn lợi 2.n vỊ lùc F = ( h×nh 1) P th× ta dùng n ròng rọc động tạo 2n thành khung bị thiệt 2.n lần đờng ( hình 2) - Muốn lợi 2n+1 lần lực ta dùng ròng rọc tạo thành khung đứng móc dây phía dới ( hình 3) F F F Giáo viên Thanh Phạm Bá Trờng THCS Thiết Kế Vật Lý Tích lũy nghiệp vụ môn P P ( hình 1) ( h×nh 2) ( h×nh 3) P Đòn bẩy Fms=0 Cánh tay đòn: Khoảng cách từ điểm tựa n phng ca lc - Công thức cân lực: F1 l2 => F1.l1=F2.l2 F2 l1 Điều kiện cân đòn bẩy OA OC Pm.OA + P1 = P2 2 A O I B (1) Hc Pm.OA = P.OI (2) c/m (2) ta thay (3) vµo (1) � Pm OA  P OC  OA  P.OB P1 P P2 Thanh đòn bẩy đồng chất có tiết diện Pm l P1  P � l1  l2 P1 l1  �� l P2 l2 � P2  P � l1  l2 � (3) Mặt phẳng nghiêng a, NÕu H=1 (Fms=0) A P.h H= A  F l  => => P.h=F.l P l P.h  => F  F h l b, NÕu H F '  OB 10.OA §/S: 1000 N; 100 Bài toán 2: Hai kim loại đồng chất tiết diện có chiều dài l = 20cm tiết diện nhng có trọng lợng riêng khác d1 = 1,25 d2 Hai đợc hàn dính lại đầu O đợc treo sợi dây §Ĩ n»m ngang ngêi ta thùc hiƯn hai biƯn pháp sau: a) Cắt phần thứ đem đặt lên phần lại Tìm chiều dài phần bị cắt b) Cắt bỏ phần thứ Tìm phần bị cắt l Giáo viên Thanh l O Phạm Bá Trờng THCS ThiÕt KÕ VËt Lý TÝch lòy nghiƯp vơ m«n * Phơng pháp: Trong lần thực biện pháp cần xác định lực tác dụng cánh tay đòn lực + biện pháp 1: Vì cắt phần thứ lại đặt lên phần lại nên lực tác dụng không thay đổi, cánh tay đòn lực thay đổi + biện pháp 2: Do cắt bỏ phẩn thứ nên lực cánh tay đòn lực thay đổi - Khi xác định đợc lực cánh tay đòn lực ta áp dụng điều kiện cân đòn bẩy vào giải toán: Lời giải: a) Gọi x chiều dài phần bị cắt Do đợc đặt lên phần lại nên trọng lợng thứ không thay đổi Vì nằm cân b»ng nªn ta cã: P1 l x l  P2 2 Gọi S tiết diện b¶n, ta cã: l x l d1sl  d sl 2 => d1 (l-x) = d2(l) l O d  x (1  )l d1 Víi x d1 = 1,25 d2 l = 20 d => x (1  1,25d ).20 (1  0,8)20 4 Vậy chiều dài phần bị cắt là: cm b) Gọi y phần bị cắt bỏ trọng lợng lại P1' P1 l y l Do cân nên ta có: P1' l y l  P2 2 l y l ) d sl 2 d2 2 => (l  y )  d l => d1 s (l y )( Giáo viên Thanh Phạm Bá Trờng THCS Thiết Kế Vật Lý  y  2ly  (1  d2 )l 0 d1 TÝch lòy nghiƯp vơ m«n => y  40 y  80 0 ’ = 400 – 80 = 320 =>  8 17,89 y1 20  > 20 cm y1 20  20 – 17,89 = 2,11 (cm) VËy chiÒu dài phần bị cắt bỏ 2,11 cm ĐS: cm; 2,11 cm Loại 2: Chọn điểm tựa đòn bẩy Bài toán 1: Một xà không đồng chất dài l = m, khối lợng 120 kg đợc tì hai đầu A, B lên hai tờng Trọng tâm xà cách đầu A khoảng GA = m Hãy xác định lực đỡ tờng lên đầu xà FA A G B FB P * Phơng pháp: - Do xà có hai điểm tựa (hai giá đỡ) xà chịu tác dụng ba lực FA, FB P Với loại toán cần phải chọn điểm tựa - Để tính FA phải coi điểm tựa xà B - Để tính FB phải coi điểm tựa xà A áp dụng điều kiện cân đòn bẩy cho trờng hợp để giải toán Với loại toán cần ý: lực nâng trọng lực thoả mãn điều kiện cân lực theo phơng thẳng đứng có nghĩa P = FA + FB Bài giải: Trọng lợng cđa xµ b»ng: P = 10.120 = 1200 (N) Träng lợng xà tập trung trọng tâm G xà Xà chịu tác dụng lực FA, FB, P Để tính FA ta coi xà đòn bẩy có điểm tựa B Để xà đứng yên ta cã: FA.AB = P.GB => FA  P GB 1200 750 (N) AB §Ĩ tÝnh FB ta coi xà đòn bẩy có điểm tựa A xà đứng yên khi: FB.AB = P.GA = > FB P Giáo viên Thanh GA 1200 450 (N) AB 8 Phạm Bá Trờng THCS Thiết Kế Vật Lý Tích lũy nghiệp vụ môn Vậy lực đỡ tờng đầu A 750 (N), tờng đầu B 450 (N) ĐS: 750 (N), 450 (N) Bài toán 2: (áp dụng) Một sào đợc treo theo phơng nằm ngang hai sợi dây AA BB Tại điểm M ngời ta treo vật nặng có khối lợng 70 kg Tính lực căng sợi dây AA BB A B Cho biết: AB = 1,4 m; AM = 0,2m TA M A TB B Bài giải: Trọng lợng vật nặng là: P P = 10.70 = 700 (N) Gọi lực căng sợi dây AA BB lần lợt là: TA TB Cái sào chịu tác dụng lực TA, TB P Để tính TA coi sào nh đòn bẩy có điểm tựa B Để sµo n»m ngang ta cã: TA.AB = P.MB P.MB (1,4  0,2) P.MA 0,2 600 (N) => TA  AB 700 1,4 Để tính TB coi A điểm tựa §Ĩ sµo n»m ngang ta cã: TB.AB = P.MA => T A  AB 700 1,4 100 (N) VËy: Lùc căng sợi dây AA 600 (N) Lực căng sợi dây BB 100 (N) ĐS: 600 (N); 100 (N) Loại 3: Khi đòn bẩy chịu tác dụng nhiều lực * Phơng pháp: - Xác định tất lực tác dụng lên đòn bẩy - Xác định lực làm đòn bẩy quay theo chiều áp dụng quy tắc sau: Đòn bẩy nằm yên quay đều, tổng tác dụng lực làm đòn bẩy quay trái tổng tác dụng lực làm đòn bẩy quay phải Bài toán 1: Giáo viên Thanh Phạm Bá Trờng THCS Thiết KÕ VËt Lý TÝch lòy nghiƯp vơ m«n Mét chiÕc xà đồng chất tiết diện Khối lợng 20 kg, chiều dài m Tì hai đầu lên hai tờng Một ngời có khối lợng 75 kg đứng cách đầu xà 2m Xác định xem tờng chịu tác dụng lực bao nhiêu? Bài giải: FA A O G B FB P1 P C¸c lùc t¸c dụng lên xà là: - Lực đỡ FA, FB - Trọng lợng xà P = 10.20 = 200 (N) - Träng lỵng cđa ngêi P1 = 10.75 = 750 (N) Vì xà đồng chất tiết diện nên trọng tâm xà xà => GA = GB = 1,5 m Giả sử ngời đứng O cách A OA = m Để tính FB coi đầu A điểm tựa, áp dụng quy tắc cân đòn bẩy có nhiều lực t¸c dơng ta cã: FB.AB = P.AG + P1.AO => FB  P AG  P1 AO 200.1,5  750.2  600 (N) AB FA.AB = P.GB + P1.OB => FA  P.GB  P1 OB 200.1,5  750.1 350 (N) AB Vậy tờng chịu tác dụng lực 600 (N) với tờng A 350 (N) với tờng B ĐS: 600 (N), 350 (N) Bài toán 2: Một ngời muốn cân vật O B nhng tay cân mà A chØ cã mét cøng cã träng lC ỵng P = 3N cân có C khối lợng 0,3 kg Ngời đặt lên điểm tựa O vật vào đầu A Khi treo cân vào đầu B thấy hệ thống cân nằm ngang Đo khoảng cách vật điểm tùa thÊy OA  l vµ OB l Hãy xác định khối lợng vật cần cân Giáo viên Thanh 10 Phạm Bá Trờng THCS ThiÕt KÕ VËt Lý TÝch lòy nghiƯp vơ m«n Bíc 2: Móc cân vào sợ dây có khối lợng không đáng kể cho di chuyển AB thăng Giả sử thăng cân điểm C A O G C B PAB Pm P qc Bíc 3: Đo độ dài OA, OC, AB Do G trọng tâm AB nên OG = AB PAB = 10.mAB vµ Pqc = 10.mqc Bíc 4: TÝnh m Theo điều kiện cân đòn bẩy, ta cã: Pm.OA = PAB.OG + Pqc.OC  Pm = PAB OG Pqc OC OA Thay giá trị tìm đợc bớc vào (1) ta tìm đợc Pm => m = Pm/10 (kg) Bµi 5: Mét AB đồng chất, tiết diện đặt giá thí nghiệm Đầu B đợc treo cầu đồng tích 200cm thấy thăng b»ng a TÝnh khèi lỵng cđa AB BiÕt KLR đồng 8,9g/cm OA = 5.OB b Nếu ta nhúng ngập cầu vào nớc AB không thăng nữa, sao? Nếu muốn AB thăng phải dịch chuyển giá đỡ phía cm? biết AB = 60cm Giải: a A O B Trọng lợng cầu P = d.V = 17,8N P AB Theo điều kiện cân đòn bẩy, ta có: PAB.OG = Pqc.OB OG =  2.OB P qc  PAB = Giáo viên Thanh Pqc OB OBG Pqc.OB Pqc 8,9 N VËy mAB = 0,89kg 2.OB 19 Phạm Bá Trờng THCS Thiết Kế Vật Lý Tích lũy nghiệp vụ môn b Khi nhúng vào nớc không thăng có FA tác dụng lên cầu làm cho bị lệch phía đầu A Muốn thăng trở lại, ta phải dịch chuyển giá đỡ phía đầu A A G O’ O B Ta cã AB = 60cm =0,6m OB = 0,1m vµ OG = 0,2m Gäi x lµ độ dịch chuyển OO = x THeo đk cân đòn bẩy, ta có PAB.OG = Pqc.OB FA.O’B PAB.(OG-x) = (Pqc.+ FA)(OB+x) 8,9 (0,2-x) = 19,8(0,1+x) FA = dn.V = 2N Thay sè vµo ta đợc: x = 0,008m Bài 6: Hai cầu đặc đồng nhôm có khối lợng m đợc treo đĩa cân đòn Khi nhúng ngập cầu đồng vào nớc, cân thang để cân tnawng trở lại, ta phải đặt thêm cân có khối lợng m1 = 50g vào đĩa cân có cầu đồng a Nếu nhúng ngập cầu nhôm vào nớc khối lợng cân m2 cần phải đặt vào đĩa cân có cầu nhôm để cân thăng trở lại b Nếu nhúng cầu vào dầu có KLR 800kg/m3 phải đặt thêm cân có khối lợng m3 bên nào? §S: FA = 0,5N Vd = 5.10-5m3 m® = mn = 0,445kg V = 16,5.10-5m3 a P2 = 1,65N => m2 = 0,165kg b P3 = FAn-FA® = 0,92N => m3 = 0,092kg Bài 7: Một vật đồng tích V = 40dm3 nằm đáy giếng Để kéo vật lên khỏi miệng giếng ta phải tốn công tối thiểu bao nhiêu? Biết giếng sâu h=15m, khoảng cách từ đáy giếng tới mặt nớc h =5m, KLR đồng 8900kg/m3, nớc 1000kg/m3 Lực kéo nớc không đổi Giải: Trọng lợng vật: Pđ = 10.Dđ.V = 10.8900.40.10-3 = 3569N Giáo viên Thanh 20 Phạm Bá Trờng THCS Thiết Kế Vật Lý Tích lũy nghiệp vụ môn Lực đẩy ác si mét tác dụng lên vật: FA = 10.Dn.V = 400N Trọng lợng vật nhúng chìm nớc: P1 = Pđ-FA = 3160N Công để kéo vật khỏi nớc: A1 = P1.h = 3160.5 = 15800J Công để kéo vật từ khỏi mặt nớc lên đến miệng giếng: A2 = Pđ.(h-h) = 35600J Vậy công để kéo vật lên là: A = A1+A2 = 54400J Bài 8: Dùng mặt phẳng nghiêng để đa vật có khối lợng tạ lên cao 2m lực kéo 625N BiÕt chiỊu dµi mpn lµ 8m a TÝnh hiƯu suất mpn b Tính lực cản tác dụng lên vật trờng hợp Giải: P.h 100% 80% F s A A  A b Fc = hp  ci 125N l l a H = Bài 9: Công cần thực để nâng vật lªn cao 10m b»ng mét mpn cã hiƯu st 85% 16kJ a Tính khối lợng vật b Tính chiều dài mpn, biết Fc = 150N ĐS: a m = 136kg b l = 16m Bµi 10: KÐo mét vật nặng 120kg lên cao 20m pa lăng gồm ròng rọc động ròng rọc cố định Hiệu suất pa lăng 80% Tính: a Công cần thực để nâng vật b Lực kéo vào đầu dây ĐS: a 30000J b 187,5J Bài 11: a Có thể dùng máy đơn giải ntn để cần kéo lực 500N mà nâng đợc vật có khối lợng tạ lên cao 5m (bỏ qua ma sát) b Tính công cần thực để nâng vật đoạn dây cần phải kéo trờng hợp c Nếu dùng hệ thống lực cản trình kéo vật có độ lớn 100N ta phải kéo lực thực công bao nhiêu? Tính hiệu suất máy Giải: Giáo viên Thanh 21 Phạm B¸ Trêng THCS ThiÕt KÕ VËt Lý TÝch lòy nghiƯp vơ m«n P a Ta thÊy F  Nh dùng máy đơn giản đợc lợi lần lực k thiệt lần đờng đi, nên ta sử dụng loại máy đơn giản sau: - Mặt phẳng nghiêng - Pa lăng Fk F P L P h F P b Aci = P.h = 10000J s = 4h = 20m c Fk = F +Fc = 500+100 = 600N Atp = Fk.s = 600.20 = 12000J Aci H = A 100% = 83% Bài 12: Cần dùng pa lăng nh công thực kéo lực 120N mà nâng vật có trọng lợng 600N lên cao 9m trờng hợp: a Không ma sát b Lực cản 20N Giải: a P/Fk = Nh phải dùng hệ thống ròng rọc đợc lợi lần lực Giáo viên Thanh 22 Phạm Bá Trờng THCS Thiết Kế Vật Lý Tích lòy nghiƯp vơ m«n Ta cã s = 5.h = 45m A = Fk.s = 120.45 = 5400J b Lùc nâng vật lên F = Fk-Fc = 100N P F, Nh phải dùng pa lăng cho đợc lợi lần lực s = 6.h = 54m A = Fk.s = 6480J Bài 13: Công để đa vật lên cao 5m mặt phẳng nghiêng 9kJ Biết hiệu suất mpn 80% chiều dài mpn 20m a Xác định trọng lợng vật b Lực ms vật mpn ĐS: a P = 1440N b Fms = 90N Bài 14: Để đa vật có khối lợng 270kg lên cao 18m ngời ta dùng ròng rọc động ròng rọc cố dịnh với lực kéo có ®é lín lµ 1500N TÝnh: a HiƯu st cđa hƯ thống ròng rọc b Độ lớn lực cản khối lợng ròng rọc động Biết công hao phí để nâng ròng rọc động 1/5 công hao phí ma sát ĐS: a H = 90% b Khối lợng rßng räc: Ahp = Atp-Aci = 5400J Ac = Ahp 4500 J Giáo viên Thanh 23 Phạm B¸ Trêng THCS ThiÕt KÕ VËt Lý TÝch lòy nghiƯp vơ m«n Fc = 125N Anrr = Ahp-Ac = 900J Fnrr = Anrr 900  = 25N s 2.18 => Prr = 2.Fnrr = 50N Vậy khối lợng ròng rọc 5kg Bài 15: Để đa vật có khối lợng 189kg lên cao 5m, ngời ta dùng mottj mpn dài 9m víi lùc kÐo lµ 1400N TÝnh: a HiƯu st mpn b Độ lớn lực cản ĐS: a H = 75% b Fc = 350N Bµi 16: Khi đa vật lên cao 2m mpn dài 5m, ngời ta cần thực công 3kJ thêi gian 20s BiÕt hiƯu st cđa mpn lµ 85% Tính trọng lợng vật, độ lớn lực ms, công suất ngời ĐS: 1275N, 90N, 150W Bài 17: Để nâng vật nặng lên cao 5m, dùng ròng rọc động ròng rọc cố định phải kéo lực 200N Nếu dùng mpn có chiều dài 10m phải kéo lực có độ lớn trờng hợp sau: a Coi ma sát, khối lợng dây ròng rọc không đáng kể b Hiệu suất hệ thống ròng rọc mpn lần lợt 85% 75% Giải: a Khi dïng rßng räc: P.h = F1 s = F1.2h (1) Khi dïng mpn: P.h = F2.l (2) Tõ (1), vµ (2) ta cã: F1.2h = F2.l  F2 = F1.2h  200 N l b Khi dïng rßng räc: A P.h ci1 H1 = A  F 2h tp1 Khi dïng mpn: => P.h = H1.F1.2h A P.h ci H2 = A  F l 2 Tõ (3) vµ (4) ta cã: H1.F1.2h = H2.F2.l Giáo viên Thanh (1) => P.h = H2.F2.l => F2 = 24 (4) H1.F1.2h l  227 N H2 Phạm Bá Trờng THCS Thiết Kế Vật Lý TÝch lòy nghiƯp vơ m«n Bài 3: Một đồng chất, tiết diện đều, đầu nhúng xuống nước, đầu giữ lề Khi cân bằng, mực nước Tìm khối lượng Cho Dn=1000kg/m3 Giải: P: Đặt trung điểm G AB Fa: Đặt trung điểm O GB Đòn bẩy cân bằng: Fa l1  P l2 l1 AG   l AO (1) (2) P=10.D.V (V: thể tích thanh) Fa=10.Dn.V/2 Thay (2), (3), (4) vào (1) => (3) (4) D= Dn =750 (kg/m3) Bài 4: Một đồng chất tiết diện đặt thành bình bình đựng nước, đầu có buộc cầu đồng chất có bán kính R (Quả cầu ngập hồn tồn nước) hệ thống cân (H.vẽ) Biết trọng lượng riêng cầu l1 a nước d d0, tỉ số l  b Tính trọng lượng riêng đồng chất Có thể xảy l1 l2 khơng ? Giải thích ? Giải Phân tích lực: F= Pc-Fa Ta có phương trình: l1 l2 (Pc-Fa)l1+P1 =P2 l1(2Pc-2Fa+P1)=P2l2 Giáo viên Thanh 25 Phạm B¸ Trêng THCS ThiÕt KÕ VËt Lý => TÝch lòy nghiƯp vơ m«n l1 P2  l 2 Pc  Fa  P1 l1 a P1   l b P2 Theo ta có: Ta có: a  b P.b a b P  Fa  P.a a b  P Với Pc-Fa=2πR3(d-d0) => a( Pc  Fa ) 2a ( Pc  Fa )  b a b a P= 4R a (d  d ) b a Theo đề d > d0 P > => b-a > nên xảy l1 > l2 Bài 5: Một xà khối lượng 10 kg, đồng chất, tiết diện chiều dài l đặt h.vẽ (BC= l) Ở đầu C người ta buộc vật nặng hình trụ có bán kính tiết diện đáy 10 cm.chiều cao 32 cm, trọng lượng riêng chất làm hình trụ d = 125000 N/m3 Lực ép xà lên giá đỡ A triệt tiêu Tính trọng lượng riêng chất lỏng là Giải Vì lực ép lên A triệt tiêu nên ta có giản đồ lực hình bên: 1 P l  P l  F l 7 14 => 36P=P+14F => d-dx = => Với F=V(d-dx) 35 P 14V 35 P dx=d14V Với P=100N, V=0,01m3 dx 100000N/m3 Bài 6: Hai vật có khối lượng riêng thể tích khác treo đòn AB có khối lượng khơng đáng kể với tỉ lệ cánh tay đòn OA/OB = 1/2 Sau nhúng vật chìm hồn tồn vào chất lỏng khối lượng riêng D , gi cho Giáo viên Thanh 26 Phạm Bá Trờng THCS ThiÕt KÕ VËt Lý TÝch lòy nghiƯp vơ m«n đòn cân người ta phải đổi chỗ vật cho Tính Khối lượng riêng D D chất làm vật với D biết D = 2,5D Giải P1 d1 V1 D1 V1 OB - Lúc đầu: P = d V = D V = = (1) OA 2 2 D = 2,5D (2) V Từ (1) (2)  V = ( P1  Fa1 ) OA - Lúc sau: ( P  F ) = = 0,5 OB a2  2( 2P - 5d V ) = P - d V  d = 3d ; d = 1,2 d Hay D = 3D D = 1,2D Bài 7: Cho hệ thống hình vẽ m = 4kg Bỏ qua tất lực ma sát Tính độ lớn lực F tác dụng vào trung điểm I OB theo phương ngang để giữ cho hệ thống cân Cho  = 300 C m F O α Giải P I A l B Xét mặt phẳng nghiêng: F  h sin  =  F1 = P 10m = = 20(N) 2 Thanh OB đòn bẩy có điểm tựa O cân bằng: F1 OC = F OC F  F1 =  F = 2F1 = 40(N) 2 Bµi 8: Ngêi ta dïng mét mặt phẳng nghiêng dài 5m để đa vật có khối lợng 180kg lên sàn ô tô cao 1,5m Lực ma sát mặt phẳng nghiêng vật 5% trọng lợng vật Hãy tính: a/ Lực đẩy cần thiết để đa vật lên b/ Công có ích công lực đẩy c/ Hiệu suất mặt phẳng nghiêng m = 180kg P = 1800N Giáo viên Thanh Gii a/ Nếu lực ma sát 27 Phạm Bá Trờng THCS Thiết Kế Vật Lý Tích lũy nghiƯp vơ m«n F0/P = h/l  F0 = h/l.P = 1,5.1800/5 = l = 5m, h = 1,5m 540(N) Fms = 0,05P = 90N TÝnh: a F®= ? b A1=?, A=? c H =? Vì có ma sát nên thực tế lực đẩy F = Fo + Fms = 540 + 90 = 630(N) b/ - C«ng cã Ých : A1= P.h = 1800.1,5 = 2700(J) - C«ng toàn phần : A = F.l = 630.5 = 3150(J) c/ Hiệu suất mặt phẳng nghiêng: H = A1/A = 2700/3150 = 0,857 Hay = 85,7% Bài 9: Hệ thống hình vẽ cân Tính tỷ số m  = 300 M Bỏ qua ma sát, khối lượng RR dây Giải Cách 1: Lực giữ cho M cân h P1  l F = P1 = P1sin = F1 (P1 trọng lượng vật M ) Lực kéo dây vắt qua RR 1 F M F P F1 = = F2 Lực kéo dây buộc RR F1 Lực kéo đầu dây vắt qua RR động 2: F2 = F1 m α F1 P = Trọng lượng vật m gây lực kéo F2: P2 = F = P2 P1 hay P = 8 Suy m  M Cách 2: Nếu kéo M đoạn l theo mặt phẳng nghiêng vật nâng lên độ cao h Đầu dây buộc vào trục RR phải xuống đoạn 2l Muốn đầu dây nối với m phải xuống đoạn H = 4l , tức m phải xuống đoạn 4l Công thực để nâng M: A1 = P1 h Công P2 sinh ra: A2 = P2.4l Theo ĐL bảo toàn công: A1 = A2 P h P1.h = P2.4l hay P 4l Giáo viên Thanh 28 Phạm B¸ Trêng THCS ThiÕt KÕ VËt Lý  = 300  h = TÝch lòy nghiƯp vơ m«n P l m     P1 M Bài tập thực nghiệm: Bài 3: Xác định tỉ số khối lượng riêng chất lỏng cho trước: Cho bình chứa chất lỏng, đòn bẩy, nặng có khối lượng m nhau, thước đo Nếu nhúng nặng vào chất lỏng: F1 = D1gV F2 = D2gV D1 F1  D2 F2 => (1) a Lập cân nặng đòn bẩy Chúng cân m b Nhúng đầu vào chất lỏng Lập cân bằng: (P-F1)l = Pl1 (2) c Nhúng đầu vào chất lỏng Lập cân bằng: (P-F2)l=Pl2 (3) Từ (2) (3) F1 l  l1 => F  l  l 2 Kết hợp (4) (1) (4) D1 l  l1  D2 l  l l, l1, l2 xác định thc o Phần II: Bài tập mở rộng: Bài 3: Cho hệ ròng rọc nh (hình 4.1.3) a Chứng minh rònh rọc có khối lợng không đáng kể , thiết lập đợc trạng thái cân nh hình vẽ b muồn hệ cân nh trạng thái hình vẽ khối lợng ròng rọc phải bao nhiêu, biết ròng rọc có khối lợng nh nhau.( 4.3/NC8) Giáo viên Thanh 29 Phạm Bá Trờng THCS Thiết Kế Vật Lý Tích lũy nghiệp vụ môn Bài 4:Cho hệ thống 4.1.4: l=50cm, R=2r=20cm lùc F vu«ng gãc víi OA; dây MN quấn vành có bán kính R; dây SQ quấn vành có bán kính r Ròng rọc O cố định, ròng rọc O' chuyển động để nâng hay hạ khối lợngm (có trọng lợng P).Hãy dùng hai phơng pháp khác để tính F, P=100N: a.Dùng quy tắc đòn bẩy b.Dùng định luật bảo toàn công (Bài 4.4 NC8) Bài 5:Cho gỗ đồng chất, chiều dày nh nơi có hình dạng tam giác thờng Ba ngời khiêng gỗ để nằm song song mặt đất Chứng minh khiêng đỉnh tam giác ba lực (4.5 /NC8) Bài 6:Một khối gỗ đồng chất, có chiều dày nh điểm,có dạng hình thang cân :AB=2 BC=2CD=2DA=30cm, có trọng lợng P=30N đặt mặt bàn nằm ngang a.Xác định trọng tâm khối gỗ b.Cần tác dụng vào B lực F tối thiểu để khối gỗ bắt đầu quay quanh Trục qua điểm C.(bài 4.6/NC8) Bài 7:Bốn ngời khiêng mọt gỗ hình vuông ABCD, bốn đỉnh cho hình vuông nằm ngang Hình vuông có trọng lợng P=100N, đồng chất có chiều dày nh điểm Biết lực khiêng A F1=10N Tìm lực ngời lại.( 4.7/NC8) Bài 8:Cho thiết bị hình 4.1.8 Ròng rọc cố định có bán kính R1, ròng rọc ®éng cã b¸n kÝnh R2 bá qua ma s¸t ròng rọc khối lợng chúng Các dây căng theo phơng thẳng đứng Tấm ván có trọng lợng P1; AB=l a Dùng ngoại lực F kéo dây CD để ván cân (ở vị trí nằm ngang) Xác định lực F vị trí trọng tâm ván b.Thay cho ngoại lực F ngời ngồi ván, có trọng tâm phơng CD, kéo dây CD để ván cân Tìm tỉ số bán kính để ván cân kéo lực hợp lý Nếu trọng lợng ván P1=100N trọng lợng ngời P2=500N Giáo viên Thanh 30 Phạm Bá Trêng THCS ThiÕt KÕ VËt Lý TÝch lòy nghiƯp vơ môn Bài 9:Một thang chiều dài l,Trọng lợng P, đợc tựa cân vào tờng nhà thật nhẵn Thang làm với mặt đất nằm ngang 60 Hình 4.1.9 Biết trọng tâm G thang thang Xác định phản lực mặt đất lên thang tờng lên thang Bài 10: Cho thiết bị nh hình 4.1.10 Thanh cứng OA có trọng lợng không dáng kĨ cã thĨ quay quanh b¶n lỊ O, vËt K có trọng lợng P1, OB = 2BA CB sợi dây không giản a Tìm lực căng dây BC phản lực tờng lên b Xác định vị trí cần treo vật K để Phản lực R lề lên cứng: b.1 Có hớng OA b.2 Vuông góc với dây BC c.Tìm lực căngcủa sợi dây BC trờng hợp OA cứng, đồng chất tiết diện Bài 11:Có bốn viên gạch chồng lên cho phần gạch nhô khỏi gach dới(hình 4.1.11) hỏi mép phải gạch nhô khỏi méẩiphỉ gạch dới đoạn lờn để hệ thống cân Biết chiều dài viên gạch l Bài 12:Một bút chì có tiết diện cắt ngang lục giác đều,cạnh a, đặt mặt bàn nằm ngang Tác dụng lên bút chì lực F có hớng nh hình vẽ 4.1.12 Tìm giá trị hệ số ma sát K bút chì mặt bàn để: a bút chì trợt mặt bàn mà không lăn b bút chì lăn mặt bàn mà không trợt Bài 13:.Để điều chỉnh mực nớc bể cát rộng, ngời ta dùng cấu nh (hình - 4.1.13).Gồm ống trụ thẳng đứng đờng kính d xuyên qua đáy bể đợc đậy kín kim loại đồng chất hình tròn đờng kính l không chạm thành bể Tại điểm B có lề nối thành ống trụ với mép kim loại Điểm mép A đờng kính AB đợc nối với cầu rỗng, nhẹ bán kính R sợi dây mảnh không co giản, độ dài h.Hỏi a Khối lợng kim loại phải đẻ mực nớc bể dâng tới ngang cầu Giáo viên Thanh 31 Phạm Bá Trờng THCS Thiết KÕ VËt Lý TÝch lòy nghiƯp vơ m«n tÊm kim loại bị nâng lên nớc chảy qua ống trụ ngoài? biết khối lựơng riêng nớc D0, xem kim loại mỏng (để bỏ qua lực đẩy acsimet) công thức tính thể tích Hình cầu V= 4/3 R3 b ¸p dông sè: d= 8cm, l=32cm, R=6cm, h=10cm,D 0=100kg/m3 ( Tuyển sinh vào chuyên lý/ ĐHTN) Bài 14:.Một ống trụ bán kính R=9cm, đặt thẳng đứng bên có pít tông phẳng, mặt dới có gờ, nằm sát đáy bình( độ cao gờ nhỏ không đáng kể) Môt ống trụ thành mỏng bán kính r =1cm cắm xuyên qua pít tông( hình 4.1.14) Trọng lợng pít tông ống trụ P=31,4N Đổ nớc vào bình qua ống trụ với lợng nớc 40g giây Hỏi a Nớc ống trụ dâng lên đến độ cao h so với mặt dới cuả pít tông pít tông bắt đầu bị đẩy lên khỏi đáy bình b Khi đổ hết 700g nớc vào mặt dới pít tông độ cao so với đáy bình c Vận tốc pít tông chuyển động lên trên? biết khối lợng riêng nớc D=1000kg/m3 Bỏ qua ma sát Bài 15:Cho hệ thống ròng rọc nh hình vẽ 4.1.15A muồn giữ cho P cân phải léo đầu d©y A xng víi mét lùc F=120N? NÕu treo vËt P nói vào hệ thống ròng rọc ( hình 4.1.15.B cần phải kéo đầu dây B xuống với lực Bỏ qua ma sát khối lợng ròng rọc Bài 16:Hệ thống hình 4.1.16 cân dịch chuyển điểm treo A sang phải hệ thống thăng không Bài 17:.Một ván OB hình 4.1.17 trọng lợng p1 không đáng kể, đầu O tựa dao cứng, đầu B đợc treo sợi dây vắt qua hệ thống ròng rọc Một ngời có trọng lợng p2đứng ván I cho OA =2/3 OB kéo dây để giữ cho ván cân vÞ trÝ n»m ngang ( víi p2>p1, bá qua ma sát khối lợng ròng rọc).hỏi a.Hỏi ngời phải kéo dây với lc b.Lực ván tác dụng lên dao c Lực giá treo tác dụng lên ròng rọc R Giáo viên Thanh 32 Phạm Bá Trờng THCS Thiết Kế Vật Lý Tích lũy nghiệp vụ môn Bài 18:Mặt phẳng nghiêng hình 4.1.18 có độ dài AB=1m, chiều cao AH=30cm Vật M có khối lợng 14kg để giữ cho vật M khỏi bị trợt xuống, ngời ta buộc vào hai sợi dây vắt qua hai ròng rọc cố định R1 vả R2 treo hai vật nặng m1, m2 a biết m1=4kg Hẫy xác định m2 b Thay m2 vật nặng m3 =2,4kg Hãy xác định m để vật M không trợt c Cho hệ số ma sát vật m mặt phẳng nghiêng k=0,05, bỏ qua ma sát ròng rọc Hãy giải lại toán theo yêu cầu câu a câu b Bài 19: Nêu phơng án xác định hàm lợng vàng bạc đồ trang sức với dơng sau:mét cøng ; mét thíc th¼ng cã thang đo; vật rắn biết trớc khối lợng;một bình nớc; dây buộc đủ dùng Bài 20:Có đồ trang sức hợp kim vàng bạc.Hãy trình bầy phơng án xác định hàm lợng phần trăm vàng , bạc đồ trang sức với dụng sau: Mét cèc níc(®· biÕt Dn), mét cøng đồng chất, dây buộc ( đủ dùng không thấm nớc) thớc thẳng ( thớc dây) có thang đo Giáo viên Thanh 33 Phạm Bá ... l 15 Ph¹m B¸ Trêng THCS ThiÕt KÕ VËt Lý l2 = (l – l1) ; P1 = N = Thay vµo (1) Tích lũy nghiệp vụ môn P ta đợc P (l  l1 ).(l  l1 ) P.l1 l1 P (l  l1 )   2l l  Pl  Pl1l  P(l  2ll1  l12... Gi¶i: a Gäi G1, V1, d1, P1 vµ G2, V2, d2, P2 lµ trọng tâm, thể tích, TLR, trọng lợng phần AB vµ BC P1 = d1V1 P2 = d2.V2 Mµ V1 = 2V2 vµ d2 = 2d1 => P1 = P2 Vậy trọng tâm nằm đoạn G1 G2 G1G2 = Giáo... Trờng THCS Thiết Kế Vật Lý Tích lũy nghiệp vụ môn Lực đẩy ác si mét tác dụng lên vật: FA = 10 .Dn.V = 400N Trọng lợng vật nhúng chìm nớc: P1 = Pđ-FA = 316 0N Công để kéo vật khỏi nớc: A1 = P1.h = 316 0.5