Các bài tập nâng cao chủ đề Ròng rọc môn Vật lý 8 có đáp án

BÀI TẬP VẬT LÝ 8 NÂNG CAO

CHUYÊN ĐỀ: CÁC MÁY CƠ ĐƠN GIẢN

CHỦ ĐỀ: RÒNG RỌC

I. KIẾN THỨC CẦN NHỚ:

1. Tác dụng của các máy cơ đơn giản là làm biến đổi lực:

• Thay đổi hướng của lực (ròng rọc cố định)
• Thay đổi độ lớn của lực (ròng rọc động)
• Thay đổi cả hướng và độ lớn của lực (đòn bẩy, mặt phẳng nghiêng)

2. Định luật về công:

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

3. Công thức tính hiệu suất:

\(H = \frac{{{A_i}}}{{{A_{tp}}}} \cdot 100{\raise0.5ex\hbox{$\scriptstyle 0$} \kern-0.1em/\kern-0.15em \lower0.25ex\hbox{$\scriptstyle 0$}}\)

 

II. BÀI TẬP:

Bài toán về ròng rọc

Bài 1: 

Dùng hệ thống ròng rọc như hình vẽ để kéo vật đi lên đều có trọng lượng P = 100N.

a. Tính lực kéo dây.

b. Để nâng vật lên cao 4m thì phải kéo dây một đoạn bâo nhiêu ? Tính công dùng để kéo vật

Hướng dẫn giải:

a. Ta phân tích lực tác dụng vào hệ thống.

Để vật cân bằng ta phải có:

\(F = \frac{P}{2} = 50N\)

b. Khi vật nâng lên một đoạn h = 4 m thì dây phải rút ngắn một đoạn s = 2h = 8m.
Công dùng để kéo vật:

A = F.s = 50.8 = 400 J

Bài 2:

Có hệ ròng rọc như hình vẽ. Vật A có trọng lượng 4N, mỗi ròng rọc có trọng lượng 1N. Bỏ qua ma sát và khối lượng của các dây treo.

1. Hỏi với hệ thống trên có thể nâng vật B có trọng lượng bao nhiêu để nó đi lên đều.
2. Tính hiệu suất của hệ ròng rọc.
3. Tính lực kéo xuống tác dụng vào 2 ròng rọc  cố định và lực tác dụng vào giá treo.

Hướng dẫn giải:

a. P_B = 14N;

Vậy hệ thống có thể nâng vật P_B = 14N lên đều.

b. Khi vật B đi lên một đoạn h thì 2 ròng rọc động cùng đi lên một đoạn h và vật A đi xuống 1 đoạn 4h.

Công có ích là công để nâng vật B:

A_i = P_B . h = 14h

Công toàn phần là công của vật A thực hiện được:

A_t = P_A . 4h = 16h

và hiệu suất của hệ thống:

\(H = \frac{{{A_i}}}{{{A_t}}} \cdot 100{\raise0.5ex\hbox{$\scriptstyle 0$} \kern-0.1em/\kern-0.15em \lower0.25ex\hbox{$\scriptstyle 0$}} = \frac{{14h}}{{16h}} \cdot 100{\raise0.5ex\hbox{$\scriptstyle 0$} \kern-0.1em/\kern-0.15em \lower0.25ex\hbox{$\scriptstyle 0$}} = \;87,5{\raise0.5ex\hbox{$\scriptstyle 0$} \kern-0.1em/\kern-0.15em \lower0.25ex\hbox{$\scriptstyle 0$}}\)

c. Lực tác dụng vào mỗi trục ròng rọc cố định là:

2F + P = 2. P_A + P = 9N

Lực tác dụng vào giá treo gồm hai lực của mỗi trục ròng rọc cố định tác dụng vào giá và đầu dây treo vào giá:

2 . 9 + F = 18 + P_A = 22N

Bài 3:

Có hệ ròng rọc như hình vẽ. Vật A và B có trọng lượng lần lượt là 16N và 4,5N. Bỏ qua ma sát và khối lượng dây. Xem trọng lượng của các ròng rọc là không đáng kể.

1. Vật A đi lên hay đi xuống.
2. Muốn vật A chuyển động đều đi lên 4 cm thì vật B phải có trọng lượng ít nhất là bao nhiêu và di chuyển bao nhiêu?
3. Tính hiệu suất của hệ ròng rọc này

Hướng dẫn giải:

a. Nếu A cân bằng thì do trọng lượng vật A là P_A = 16N nên lực căng của dây thứ nhất  \({F_1} = \frac{{{P_A}}}{2} = 8N\), lực căng của dây thứ hai là \({F_2} = \frac{{{F_1}}}{2} = 4N\)

Theo đề bài, vật B có trọng lượng P_B = 4,5N > F₂ = 4N nên B đi xuống, còn vật A đi lên.

b. Khi vật B có trọng lượng là \({P_B}' = 4N\) thì lực kéo xuống của trọng lực cân bằng với lực F₂ kéo vật B lên.

Nếu lúc đầu A và B đứng yên thì ta có thể kích thích A chuyển động đều đi lên, còn B chuyển động đều đi xuống.

⇒ Ta thấy kéo vật A có trọng lượng P_A = 16N đi lên chỉ cần có trọng lượng \({P_B}' = 4N\). Như vậy tính về lực thì lợi 4 lần nên phải thiệt 4 lần về đường đi.Do đó vật B phải đi xuống 16 cm.

Thật vậy, khi A đi xuống một đoạn h, dây thứ nhất (I) bị rút ngắn một đoạn 2h, dây thứu hai (II) bị rút ngắn một đoạn 4h.

Khi ròng rọc (1) đi lên 4 cm (cùng với a) thì ròng rọc (2) phải đi lên 8 cm nên B phải đi xuống 16 cm.

Bài 4:

Xác định hiệu suất của hệ thống 3 ròng rọc ở hình bên. Biết hiệu suất của mỗi ròng rọc là 0,9. Nếu kéo một vật trọng lượng 10N lên cao 1 m thì công để thắng ma sát là bao nhiêu ?

Hướng dẫn giải:

Vì hệ gồm các ròng rọc cố định nên không cho ta lợi về lực. Hiệu suât mỗi ròng rọc là:

\(H = \frac{P}{F} \to F = \frac{P}{H}\)

Gọi F₁, F₂, F là lực kéo ở các ròng rọc 1,2 và 3

Ta có:

\({F_1} = \frac{P}{H};{F_2} = \frac{{{F_1}}}{H} = \frac{P}{{{H^2}}};F = \frac{{{F_2}}}{H} = \frac{P}{{{H^3}}}\)

Vậy hiệu suất của hệ ròng rọc là: 

\(H' = \frac{P}{F} = {H^3} \approx 0,73\)

Khi nâng vật P, công có ích: A_i = P.h = 10 J

Công toàn phần: A = A_i + A_x = 10 + A_x

với A_x là công để thắng ma sát.    

\(A' = \frac{{{A_i}}}{A} \to 0,73 = \frac{{10}}{{10 + {A_x}}}\)

Giải ra ta được A_x = 3,7 J

 

---Để xem tiếp nội dung Các bài tập nâng cao chủ đề Ròng rọc môn Vật lý 8 có đáp án các em vui lòng đăng nhập vào trang hoc247.net để xem online hoặc tải về máy tính---

 

Trên đây là một phần trích đoạn nội dung Tài liệu Các bài tập nâng cao chủ đề Ròng rọc môn Vật lý 8 có đáp án. Để xem toàn bộ nội dung các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào website hoc247.net để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập .

Các em quan tâm có thể tham khảo thêm các tài liệu cùng chuyên mục:

• Hướng dẫn giải 1 số dạng toán về Chuyển động cơ học Vật lý 8

• 91 câu hỏi trắc nghiệm Chuyên đề Lực đẩy Ác-si-mét có đáp án môn Vật lý 8

​Chúc các em học tập tốt !