Rất vui được giúp em ôn tập phần “Tác dụng làm quay của lực” cho bài kiểm tra ngày mai. Đây là một khái niệm rất thú vị và quen thuộc trong đời sống hàng ngày của chúng ta đó!

Trước hết, chúng ta cùng nhắc lại một chút nhé:

Tác dụng làm quay của lực là khả năng của một lực làm cho vật thể quay quanh một trục (hoặc một điểm tựa). Mức độ làm quay này phụ thuộc vào hai yếu tố chính:

1. Độ lớn của lực tác dụng (\(F\)).
2. Khoảng cách từ trục quay đến giá của lực (hay còn gọi là cánh tay đòn của lực, ký hiệu là \(d\)).

Lực càng lớn và cánh tay đòn càng dài thì tác dụng làm quay càng mạnh.

Bây giờ, chúng ta hãy cùng xem xét 4 ví dụ cụ thể, chi tiết nhé!

Ví dụ 1: Mở cửa

Đây là một ví dụ quen thuộc mà các em thực hiện hàng ngày.

• Hành động: Em dùng tay đẩy hoặc kéo cánh cửa để mở hoặc đóng.
• Vật thể quay: Chính là cánh cửa.
• Trục quay: Là vị trí các bản lề (bản lề đóng vai trò là điểm tựa cố định cho cánh cửa quay).
• Lực tác dụng: Lực đẩy hoặc kéo của tay em đặt vào tay nắm cửa.
• Cánh tay đòn: Là khoảng cách từ bản lề (trục quay) đến vị trí tay nắm cửa mà em tác dụng lực.

Giải thích chi tiết:

Khi em tác dụng lực vào tay nắm cửa, lực này sẽ tạo ra một tác dụng làm quay quanh trục là các bản lề, khiến cánh cửa mở ra hoặc đóng vào. Em có để ý rằng, tay nắm cửa thường được đặt ở vị trí xa bản lề nhất không? Đó chính là vì khi cánh tay đòn \(d\) (khoảng cách từ bản lề đến tay nắm) càng lớn, thì với một lực \(F\) nhất định, tác dụng làm quay (momen lực) sẽ càng mạnh, giúp em mở cửa dễ dàng hơn. Ngược lại, nếu em cố gắng đẩy sát vào bản lề, cánh tay đòn sẽ rất nhỏ, và em sẽ cần phải dùng một lực rất lớn mới có thể làm cửa quay được, thậm chí nếu đẩy đúng vào bản lề thì cánh cửa sẽ không quay được.

Ví dụ 2: Dùng cờ lê để siết hoặc nới ốc vít

Trong các công việc sửa chữa, người ta thường dùng cờ lê.

• Hành động: Em dùng cờ lê đặt vào con ốc và dùng tay tác dụng lực vào cán cờ lê để siết chặt hoặc nới lỏng con ốc.
• Vật thể quay: Con ốc vít (hoặc cờ lê quay cùng con ốc).
• Trục quay: Là tâm của con ốc vít.
• Lực tác dụng: Lực của tay em tác dụng vào phần cán của cờ lê.
• Cánh tay đòn: Là khoảng cách từ tâm con ốc (trục quay) đến điểm mà em đặt lực trên cán cờ lê.

Giải thích chi tiết:

Để siết chặt hoặc nới lỏng một con ốc, em cần tạo ra một tác dụng làm quay đủ lớn. Khi em đặt lực vào cán cờ lê, lực này sẽ làm cho cờ lê (và con ốc) quay quanh tâm của con ốc. Các em có thấy cán cờ lê thường được thiết kế dài không? Đó là vì để tăng chiều dài của cánh tay đòn (\(d\)). Khi cánh tay đòn càng dài, với một lực tác dụng bằng tay không quá lớn, em vẫn có thể tạo ra một momen lực đủ mạnh để siết chặt hoặc nới lỏng những con ốc rất chặt. Nếu dùng một chiếc cờ lê có cán quá ngắn, cánh tay đòn nhỏ, em sẽ phải dùng một lực rất lớn, rất khó khăn để xoay con ốc.

Ví dụ 3: Trò chơi bập bênh

Trò chơi bập bênh rất quen thuộc trong các công viên, khu vui chơi.

• Hành động: Hai bạn ngồi ở hai đầu tấm ván bập bênh và nhún để bập bênh lên xuống.
• Vật thể quay: Là tấm ván bập bênh.
• Trục quay: Là điểm tựa cố định ở giữa tấm ván.
• Lực tác dụng: Trọng lực của mỗi bạn (và lực nhún của chân). Chúng ta xét đơn giản là trọng lực của mỗi bạn.
• Cánh tay đòn: Là khoảng cách từ điểm tựa đến vị trí ngồi của mỗi bạn.

Giải thích chi tiết:

Khi mỗi bạn ngồi lên bập bênh, trọng lực của bạn đó sẽ tác dụng xuống, tạo ra một tác dụng làm quay tấm ván xung quanh điểm tựa. Nếu hai bạn có cùng khối lượng và ngồi ở hai vị trí đối xứng qua điểm tựa (tức là cánh tay đòn của hai lực bằng nhau), thì hai tác dụng làm quay sẽ cân bằng nhau, và bập bênh sẽ ở trạng thái thăng bằng.

Nếu một bạn nặng hơn bạn kia, để bập bênh vẫn thăng bằng, bạn nặng hơn sẽ phải ngồi dịch vào gần điểm tựa hơn (để cánh tay đòn \(d_1\) nhỏ lại), hoặc bạn nhẹ hơn phải ngồi ra xa điểm tựa hơn (để cánh tay đòn \(d_2\) lớn lên). Điều này tuân theo nguyên tắc cân bằng momen lực: \(F_1 \cdot d_1 = F_2 \cdot d_2\). Tức là, tác dụng làm quay theo một chiều phải bằng tác dụng làm quay theo chiều ngược lại để vật được cân bằng.

Ví dụ 4: Đạp xe đạp

Khi chúng ta đạp xe, đó cũng là một ứng dụng của tác dụng làm quay của lực.

• Hành động: Em dùng chân đạp lên bàn đạp để làm xe di chuyển.
• Vật thể quay: Hệ thống bàn đạp, đĩa xích và bánh xe. Chúng ta xét riêng hệ thống bàn đạp và đĩa xích.
• Trục quay: Là trục giữa của xe (nơi gắn đĩa xích và hai bàn đạp).
• Lực tác dụng: Lực của chân em đạp xuống bàn đạp.
• Cánh tay đòn: Là khoảng cách từ trục giữa của xe đến vị trí bàn đạp (nơi chân em tác dụng lực).

Giải thích chi tiết:

Khi em dùng chân đạp một lực xuống bàn đạp, lực này sẽ tạo ra một tác dụng làm quay đối với trục giữa của xe. Cánh tay đòn ở đây chính là chiều dài của tay quay bàn đạp. Tác dụng làm quay này làm cho đĩa xích quay, kéo theo dây xích chuyển động, và cuối cùng làm cho bánh xe sau quay, đẩy xe tiến về phía trước.

Nếu tay quay bàn đạp dài hơn (tức cánh tay đòn lớn hơn), thì với cùng một lực đạp của chân, em sẽ tạo ra một tác dụng làm quay lớn hơn, giúp xe dễ dàng khởi động hoặc vượt dốc hơn. Ngược lại, nếu tay quay quá ngắn, em sẽ phải tốn nhiều sức hơn để đạp xe di chuyển.

Các em thân mến, qua 4 ví dụ này, thầy hy vọng các em đã hình dung rõ hơn về tác dụng làm quay của lực và các yếu tố ảnh hưởng đến nó. Hãy nhớ rằng, khái niệm này xuất hiện rất nhiều trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta đó!

Cố gắng ôn tập thật tốt nhé! Nếu có bất kỳ câu hỏi nào khác, đừng ngần ngại hỏi thầy.

Chúc em làm bài kiểm tra thật tốt!