Những yếu tố ảnh hưởng đến lợi thế cơ học của một đòn bẩy?

Câu trả lời:

Nếu ở một đầu của đòn bẩy loại 1 trong lực cân bằng # F # được áp dụng trên một khoảng cách # a # từ một điểm tựa và một lực lượng khác # f # được áp dụng ở đầu kia của một đòn bẩy trên khoảng cách # b # từ một điểm tựa, sau đó

# F / f = b / a #

Giải trình:

Hãy xem xét một đòn bẩy của lớp 1 bao gồm một thanh cứng có thể xoay quanh một điểm tựa. Khi một đầu của một thanh đi lên, một đầu khác đi xuống.

Đòn bẩy này có thể được sử dụng để nâng một vật nặng với lực yếu hơn đáng kể so với lực trọng lượng của nó. Tất cả phụ thuộc vào độ dài của các điểm áp dụng lực lượng từ điểm tựa của đòn bẩy.

Giả sử rằng một tải nặng được định vị ở độ dài # a # từ điểm tựa, lực nó đẩy xuống một thanh là # F #.

Ở phía đối diện của một thanh ở khoảng cách xa # b # từ điểm tựa chúng tôi áp dụng một lực # f # xuống sao cho hai đòn bẩy ở trạng thái cân bằng.

Thực tế là một đòn bẩy ở trạng thái cân bằng có nghĩa là công việc được thực hiện bởi các lực # F # và # f # khi một đòn bẩy được đẩy ở hai bên bởi một khoảng cách nhỏ # d # phải giống nhau - bất cứ việc gì chúng ta làm, sử dụng vũ lực # f #, thực hiện để đẩy phần cuối của đòn bẩy xuống khoảng cách # b # từ điểm tựa nên bằng với công việc để nâng một vật nặng trên một khoảng cách # a # ở đầu bên kia của một đòn bẩy.

Độ cứng của một thanh dùng làm đòn bẩy có nghĩa là góc của đòn bẩy xoay quanh một điểm tựa là giống nhau ở cả hai đầu của một đòn bẩy.

Giả sử rằng một đòn bẩy quay bởi một góc nhỏ # phi # xung quanh một điểm tựa nâng nhẹ một vật nặng. Sau đó, trọng lượng nặng này mà hô hào một lực lượng # F # ở một đầu của một thanh ở khoảng cách xa # a # từ một điểm tựa được nâng lên bởi # a * sin (phi) # Chiều cao. Công việc được thực hiện phải là

# W = F * a * sin (phi) #

Ở đầu kia của một thanh, trên khoảng cách # b # từ điểm tựa, lực lượng # f # đẩy cần gạt xuống # b * sin (phi) #. Công việc được thực hiện tương đương với

# W = f * b * sin (phi) #

Cả hai tác phẩm phải giống nhau, vì vậy

# F * a * sin (phi) = f * b * sin (phi) #

hoặc là

# F / f = b / a #

Từ công thức cuối cùng, chúng tôi rút ra rằng lợi thế của việc sử dụng đòn bẩy phụ thuộc vào tỷ lệ giữa khoảng cách kết thúc đòn bẩy từ điểm tựa. Tỷ lệ này càng nhiều - chúng ta càng có nhiều lợi thế và chúng ta có thể nâng được nhiều trọng lượng hơn.