Đòn bẩy phức hợp hoạt động như thế nào

Đòn bẩy phức hợp là một hệ thống bao gồm hai hoặc nhiều đòn bẩy đơn giản hoạt động cùng nhau để truyền lực và chuyển động. Trong đòn bẩy phức hợp, lực hoặc chuyển động đầu ra từ một đòn bẩy sẽ trở thành lực hoặc chuyển động đầu vào cho đòn bẩy tiếp theo. Sự sắp xếp này cho phép đòn bẩy phức hợp đạt được lợi thế cơ học lớn hơn hoặc khuếch đại lực tác dụng, giúp việc di chuyển tải nặng hoặc thực hiện các công việc đòi hỏi lực đáng kể trở nên dễ dàng hơn.

Dưới đây là giải thích từng bước về cách hoạt động của đòn bẩy kép:

1. Người dùng tác dụng một lực (lực đầu vào) lên đòn bẩy đầu tiên trong hệ thống.
2. Đòn bẩy đầu tiên khuếch đại lực đầu vào dựa trên lợi thế cơ học của nó, được xác định bởi tỷ lệ chiều dài của cánh tay đòn và cánh tay tải của nó.
3. Lực khuếch đại từ đòn bẩy thứ nhất sau đó được tác dụng làm lực đầu vào cho đòn bẩy thứ hai.
4. Đòn bẩy thứ hai tiếp tục khuếch đại lực dựa trên lợi thế cơ học của nó.
5. Nếu có thêm đòn bẩy trong hệ thống, lực sẽ được truyền và khuếch đại qua từng đòn bẩy, theo cùng một quy trình.
6. Đòn bẩy cuối cùng trong hệ thống tác dụng lực đầu ra (hoặc tải) tới điểm mong muốn, giúp việc di chuyển hoặc thao tác với tải dễ dàng hơn.

Đòn bẩy phức hợp thường được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi lợi thế cơ học lớn, chẳng hạn như trong máy móc hạng nặng, dụng cụ cầm tay và hệ thống nâng. Bằng cách kết hợp nhiều đòn bẩy đơn giản, một đòn bẩy phức hợp có thể đạt được lợi thế cơ học lớn hơn một đòn bẩy đơn lẻ, giúp nó thực hiện các nhiệm vụ đòi hỏi lực đáng kể hiệu quả hơn.

Cách tính đòn bẩy phức hợp là gì?

Để xác định lực đầu ra, bạn cần tính tổng lợi thế cơ học (MA) của hệ đòn bẩy hỗn hợp rồi nhân với lực đầu vào (công sức). Tổng lợi thế cơ học có được bằng cách nhân các lợi thế cơ học của từng đòn bẩy riêng lẻ trong hệ thống.

Sơ đồ đòn bẩy phức hợp

Đây là công thức chung để tính lợi thế cơ học (MA) của một đòn bẩy:

MA = Khoảng cách từ nỗ lực đến điểm tựa (DE) / Khoảng cách từ tải đến điểm tựa (DL)

Đối với hệ thống đòn bẩy kết hợp có hai đòn bẩy, bạn sẽ tính toán lợi thế cơ học của mỗi đòn bẩy rồi nhân hai giá trị:

Tổng MA = MA của Đòn bẩy 1 × MA của Đòn bẩy 2

Nếu hệ thống đòn bẩy phức hợp có nhiều hơn hai đòn bẩy, bạn có thể mở rộng phương pháp này bằng cách nhân lợi thế cơ học của tất cả các đòn bẩy riêng lẻ:

Tổng MA = MA của đòn bẩy 1 × MA của đòn bẩy 2 × ... × MA của đòn bẩy n

Cuối cùng, để tính lực đầu ra (F_out) của hệ đòn bẩy phức hợp, hãy nhân tổng lợi thế cơ học với lực đầu vào (F_in):

F_out = Tổng MA × F_in

Xin lưu ý rằng phép tính này giả định không có tổn thất năng lượng do ma sát hoặc sự thiếu hiệu quả khác trong hệ thống. Trong các ứng dụng thực tế, bạn có thể cần tính đến các yếu tố đó để có được kết quả chính xác.

Máy tính đòn bẩy phức hợp

Đòn bẩy 1

Đòn bẩy 2

Lực đầu vào

Kết quả

Ví dụ về đòn bẩy phức hợp

Máy ép là một loại cơ cấu đòn bẩy phức hợp. Chúng được sử dụng trong hầu hết các nhà máy chế tạo và cơ khí. Loại cơ chế này được sử dụng vì lực đầu vào thường được tác dụng bởi con người với khả năng lực hạn chế, tuy nhiên, lực cần thiết để đục một lỗ xuyên qua một tấm thép lớn hơn lực này nhiều độ lớn, và do đó cần có một đòn bẩy hỗn hợp để Khuếch đại lực đầu vào của con người để tạo ra lực đầu ra gấp 10 lần, hoặc đủ để đấm một tấm thép.