1. Định luật về công

Không một máy cơ đơn giản nào cho lợi về công. Được lợi bao nhiêu lần về lực thì thiệt bấy nhiêu lần về đường đi và ngược lại.

2. Các loại máy cơ đơn giản thường gặp

- Ròng rọc cố định: chỉ có tác dụng đổi hướng của lực, không có tác dụng thay đổi độ lớn của lực.

- Ròng rọc động: khi dùng một ròng rọc động cho ta lợi 2 lần về lực thì thiệt 2 lần về đường đi.

- Mặt phẳng nghiêng: lợi về lực, thiệt về đường đi.

- Đòn bẩy: lợi về lực, thiệt về đường đi hoặc ngược lại.

3. Hiệu suất của máy cơ đơn giản

Trong thực tế, ở các máy cơ đơn giản bao giờ cũng có ma sát. Vì vậy, công mà ta phải tốn $(A_{2})$ để nâng vật lên bao giờ cũng lớn hơn công $(A_{1})$ dùng để nâng vật khi không có ma sát, đó là vì phải tốn một phần công để thắng ma sát.

Công $A_{2}$ là công toàn phần.

Công $A_{1}$ là công có ích.

Công toàn phần $=$ Công có ích $+$ Công hao phí

Tỉ số $\frac {A_{1}}{A_{2}}$ gọi là hiệu suất của máy, kí hiệu là $H:$

$H = \frac {A_{1}}{A_{2}}\,.100\% = \frac {A_{ích}}{A_{tp}}\,.100\% $

Vì $A_{2}$ luôn lớn hơn $A_{1}$ nên hiệu suất luôn nhỏ hơn $100\%$

4. Vận dụng

$\bullet \,\,$ Phương pháp giải

Tính công cơ học khi sử dụng máy cơ đơn giản

Khi nâng vật lên đến độ cao $h:$

$A = F.s$

Hay $A = \frac {P.h}{H}$

Trong đó:

$F$ là lực kéo vật $(N)$

$P$ là trọng lượng của vật $(N)$

$h$ là độ cao nâng vật $(m)$

$H$ là hiệu suất của mặt phẳng nghiêng

$s$ có thể là:

+ Chiều dài mặt phẳng nghiêng (khi dùng mặt phẳng nghiêng)

+ Độ cao cần nâng vật (khi dùng ròng rọc cố định)

+ Chiều dài của đoạn dây dẫn cần kéo (khi dùng ròng rọc động)

$\bullet \,\,$ C5

Kéo đều hai thùng hàng, mỗi thùng nặng $500\,N$ lên sàn ôtô cách mặt đất $1\,m$ bằng tấm ván đặt nghiêng (ma sát không đáng kể).

Kéo thùng thứ nhất, dùng tấm ván dài $4\,m.$

Kéo thùng thứ hai, dùng tấm ván dài $2\,m.$

Hỏi:

a) Trong trường hợp nào người ta kéo với lực nhỏ hơn và nhỏ hơn bao nhiêu lần?

b) Trường hợp nào thì tốn nhiều công hơn?

c) Tính công của lực kéo thùng hàng theo mặt phẳng nghiêng lên sàn ôtô.

Bài giải:

a) Trường hợp thứ nhất lực kéo nhỏ hơn và nhỏ hơn hai lần.

b) Không có trường hợp nào tốn công hơn. Công thực hiện trong hai trường hợp là bằng nhau.

c) Vì không có ma sát nên công của lực kéo trên mặt phẳng nghiêng cũng bằng công nâng trực tiếp thùng hành theo phương thẳng đứng lên sàn ôtô:

$A = F.s = P.h = 500.1 = 500\,J$

$\bullet \,\,$ C6

Để đưa một vật có trọng lượng $P = 420\,N$ lên cao theo phương thẳng đứng bằng ròng rọc động, theo hình 13.3, người công nhân phải kéo đầu dây đi một đoạn là $8\,m.$ Bỏ qua ma sát.

a) Tính lực kéo và độ cao đưa vật lên.

b) Tính công nâng vật lên.

Bài giải:

a) Kéo vật lên cao nhờ ròng rọc động thì lực kéo chỉ bằng nửa trọng lượng của vật:

$F= \frac {1}{2}P = \frac {420}{2} = 210\,N$

Dùng ròng rọc động được lợi hai lần về lực, nhưng thiệt hai lần về đường đi (theo định luật về công). Nghĩa là độ cao $h$ nâng vật lên bằng phân nửa quãng đường đầu dây ròng rọc dịch chuyển: $h = 8 \div 2 = 4\,m$

b) Công nâng vật lên: $A=P.h=420.4=1680\,J.$

Tính cách khác: $A=F.s=210.8=1680\,J.$