Mặt phẳng nghiêng có tác dụng gì?

Mặt phẳng nghiêng có tác dụng gì? được VnDoc sưu tầm và tổng hợp lí thuyết trong chương trình giảng dạy môn Vật lý lớp 6. Hi vọng rằng đây sẽ là những tài liệu hữu ích trong công tác giảng dạy và học tập của quý thầy cô và các bạn học sinh.

Lưu ý: Nếu bạn muốn Tải bài viết này về máy tính hoặc điện thoại, vui lòng kéo xuống cuối bài viết.

Câu hỏi: Mặt phẳng nghiêng có tác dụng gì?

Trả lời

Tác dụng của mặt phẳng nghiêng là: để dịch chuyển vật theo phương nghiêng nhằm thay đổi hướng và giảm lực kéo hay đẩy vật so với kéo vật trực tiếp theo phương thẳng đứng.

1. Mặt phẳng nghiêng là gì?

Mặt phẳng nghiêng là một trong sáu máy đơn giản; như tên gọi của nó, nó là mặt phẳng với các điểm đầu cuối có độ cao khác nhau. Khi di chuyển một vật nặng đi lên tới độ cao cho trước bằng mặt phẳng nghiêng so với nâng vật theo phương thẳng đứng, thì lực đẩy nhỏ hơn so lực nâng thẳng đứng nhưng lại mất một đoạn đường dài để đẩy.

2. Hiệu suất cơ học

Hiệu suất cơ học của mặt phẳng nghiêng là tỉ số giữa chiều cao trên độ dài của mặt phẳng nghiêng; điều này cũng có thể biểu diễn theo hàm lượng giác của góc giữa mặt phẳng và phương ngang.

Theo định luật bảo toàn năng lượng, công để nâng vật lên một độ cao cho trước theo phương thẳng đứng và dùng mặt phẳng nghiêng là như nhau (nếu không kể mất mát vì ma sát) nhưng mặt phẳng nghiêng giúp ta lợi về lực khi đẩy trên khoảng cách lớn.

3. Lợi ích của mặt phẳng nghiêng

Nếu như lợi ích của các loại máy cơ đơn giản có thể là giảm lực kéo hoặc duy chuyển vật lên vị trí cao hơn, hoặc lợi ích về chiều. Thì đến với mặt phẳng nghiêng chúng ta có thể nói, nó giúp giảm lực di chuyển vật lên cao. Đây chính là tác dụng chính của loại máy cơ đơn giản này trong mọi trường hợp. Khi di chuyển một vật nặng lên một độ cao cho trước theo phương thẳng đứng, sẽ có lực kéo lớn hơn lực kéo vật đó trên mặt phẳng nghiêng. Điều này đã được chứng minh và công nhận trong mọi trường hợp.

4. Ứng dụng của mặt phẳng nghiêng

Chúng ta có thể gặp rất nhiều ứng dụng của máy cơ đơn giản trong cuộc sống. Ví dụ như con dốc, cầu trượt, bậc dắt xe,… Khi đi lên dốc, nếu con dốc càng cao độ dốc lớn thì lực chúng ta đi lên sẽ tốn rất nhiều. Nhưng với những con dốc thấp hơn, độ dốc thoải, thì việc đi lên dốc cũng rất nhẹ nhàng. Đây chính là ứng dụng vô cùng đơn giản và dễ dàng bắt gặp về mặt phẳng nghiêng trong cuộc sống. Cùng với một chiều cao, độ dốc càng lớn thì lực đi lên cũng sẽ lớn.

Ngoài ra, chúng ta cũng có thể lấy một ví dụ khác dễ dàng thấy về mặt phẳng nghiêng đó chính là bậc dắt xe. Nếu như độ cao của mặt đường thấp hơn cửa nhà, chúng ta sẽ cần dùng đến bậc dắt xe để đưa xe vào nhà. Chúng ta không thể nào khiêng xe vào nhà một cách dễ dàng được. Chính vì vậy, bậc dắt xe được cho ra đời để sử dụng trong trường hợp này. Bậc dắt xe giúp chúng ta dắt xe vào nhà dễ dàng hơn, tốn ít sức lực hơn việc khiêng xe. Điều này cũng đủ để các em thấy được lợi ích của mặt phẳng nghiêng.

5. Tính lực tác dụng lên mặt phẳng nghiêng

Để tính lực tác dụng lên một vật trên mặt phẳng nghiêng, xét 3 lực:

+ Mặt phẳng nghiêng tác dụng lên vật lực pháp tuyến (N) do lực của hấp dẫn bằng mg cos θ

+ Lực hấp dẫn tác dụng lên vật (mg, theo phương thẳng đứng) và

+ Lực ma sát (f) tác dụng lên vật có phương song song với mặt phẳng.

Ta phân tích vectơ trọng lực thành 2 vectơ, một vectơ vuông góc với mặt phẳng và một vectơ song song với mặt phẳng. Do không có chuyển động vuông góc với mặt phẳng, thành phần trọng lực của vật theo phương này (mg cos θ) phải bằng và ngược dấu với lực pháp tuyến tác dụng bởi mặt phẳng, N. Nếu thành phần còn lại của trọng lực song song với mặt phẳng (mg sin θ) lớn hơn lực ma sát tĩnh fs – thì vật sẽ trượt xuống dưới với gia tốc (g sin θ − fk/m), với fk là lực ma sát – ngược lại vật sẽ đứng im trên mặt phẳng.

Khi góc nghiêng (θ) bằng 0, sin θ cũng bằng 0 và vật đứng im.

6. Ưu điểm khi sử dụng mặt phẳng nghiêng

Ưu điểm của chiếc máy cơ đơn giản này đem lại trong thực tế cũng rất hữu ích. Mặt phẳng nghiêng đem đến vị trí đứng chắc chắn hơn khi chúng ta kéo vật lên cao. Việc đứng ở vị trí cao, kéo một vật nặng theo phương thẳng đứng sẽ gây nguy hiểm cho người kéo. Vật nặng hơn lực kéo có thể làm người kéo bị chao đảo hoặc ngã xuống. Tuy nhiên, khi dùng mặt phẳng nghiêng, chúng ta có thể điều chỉnh được vị trí đứng. Tư thế đứng để không bị ngã. Chưa kể đến lực kéo cũng giảm bớt đi được phần nào. Từ đó giúp kéo vật lên vị trí cao dễ dàng hơn.

Ưu điểm về vị trí đứng

Khi kéo vật lên cao bằng mặt phẳng nghiêng chúng ta còn có thể kết hợp trọng lượng cơ thể tiếp sức cho lực kéo. Khi kéo vật lên theo phương thẳng đứng. Chúng ta chỉ có thể dùng lực kéo đơn thuần để kéo vật lên. Bởi lẽ, chúng ta phải dùng trọng lượng của cơ thể để giữ vững vị trí đứng. Tuy nhiên, khi dùng mặt phẳng nghiêng, chúng ta được cộng dồn cả trọng lượng cơ thể. Cùng với lực kéo chúng ta đưa vật lên vị trí cần thiết. Như vậy quá trình kéo vật lên cao sẽ nhanh hơn và chắc chắn hơn.

Ưu điểm về lực

Ưu điểm cuối cùng khi sử dụng mặt phẳng nghiêng đưa vật lên cao đó chính là ưu điểm về lực. Chúng ta không cần một lực kéo lớn hơn trọng lượng của vật. Đây chính là ưu điểm lớn nhất mà chiếc máy cơ đơn giản này đem lại. Hiện nay, nó đã được đưa vào sử dụng trong thực tế rất nhiều. Đó chính là lý do các em nên hiểu về chiếc máy cơ đơn giản này để có thể phân tích bài học. Trong một số bài tập trên lớp, các em cần phải phân tích lực khi kéo vật lên chiếc máy cơ đơn giản. Các em cần chú ý đến lực ma sát nếu đề bài cho.

----------------------------------------

Như vậy chúng tôi đã giới thiệu các bạn tài liệu Mặt phẳng nghiêng có tác dụng gì? Mời các bạn tham khảo thêm tài liệu: Vật Lý lớp 6, Giải bài tập môn Vật lý lớp 6, Giải vở bài tập Vật Lý 6, Tài liệu học tập lớp 6, ngoài ra các bạn học sinh có thể tham khảo thêm đề học kì 1 lớp 6 và đề thi học kì 2 lớp 6 mới nhất được cập nhật.