Vì sao một ròng rọc động lý tưởng giảm lực kéo nhưng không giảm công nâng vật?

Giải thích nguyên lý

Khi vật được đỡ bởi hai nhánh dây, mỗi nhánh có thể chỉ chịu nửa tải. Đổi lại, muốn tải lên một đoạn thì phải kéo đầu dây dài gấp đôi đoạn ấy. Giảm lực được bù bằng tăng quãng kéo, không tạo năng lượng miễn phí.

Ví dụ tính từng bước

Tải có trọng lượng 200 N được nâng đều 0,3 m bằng ròng rọc động lý tưởng nhẹ. Mỗi nhánh chịu 100 N; đầu dây phải đi 0,6 m. Công kéo 100 × 0,6 = 60 J, bằng độ tăng thế năng 200 × 0,3 = 60 J.

Điểm dễ hiểu sai

Không gán quãng đi đầu dây bằng độ cao tải trong cơ cấu hai nhánh đỡ. Với ma sát và khối lượng ròng rọc, công vào còn lớn hơn phần tăng thế năng của riêng tải.

Tự kiểm tra

Nếu nâng tải 0,5 m thì đầu dây đi 1 m và công lý tưởng là 100 J.

Điều kiện áp dụng

Dây không giãn, tải nâng đều, ròng rọc và dây không đáng kể khối lượng; chỉ là sơ đồ nguyên lý.

Đọc hình minh họa

Ròng rọc động gắn tải, hai nhánh nâng tải; đánh dấu tải lên 0,3 m còn đầu dây kéo 0,6 m. Các mũi tên chỉ đại lượng theo nhãn; hình định tính không dùng để đo tỉ lệ lực hoặc độ dài. Riêng đồ thị và bài 0100 đọc theo số liệu ghi trên hình.

Học tiếp

Công của lực bằng Fs cos alpha khi nào Định lí động năng liên hệ tổng công ra sao