Acximet từng nói: “Hãy cho tôi một điểm tựa tôi có thể nâng cả Trái đất này lên”. Con người có thể làm được việc đó không?
“Nhưng theo tính toán, nếu một người tác dụng một lực khoảng 600 N vào cánh tay đòn để nhấc được Trái đất lên thì cánh tay đòn dài phải gấp cánh tay đòn kia 100.000.000.000.000.000.000.000 lần. Nếu như chúng ta có thể tạo ra được một đòn bẩy có chiều dài như vậy, đặt trên một điểm tựa sát với Trái đất để nâng Trái đất lên được 1 cm thì đầu cánh tay đòn phải di chuyển một quãng đường lớn hơn 1.018km. Để di chuyển được một đoạn đường dài như vậy cần bao nhiêu thời gian? Giả sử một người có thể nâng được một vật 600 N lên cao 1 mét trong 1 giây vậy để nâng quả đất lên 1 cm cần phải mất hơn 30 nghìn tỷ năm.”
HỆ THỐNG ĐÒN BẨY
Kết quả của moment của lực [torque] là tạo ra sự xoay quanh một trục. Nếu xét sự xoay quanh một điểm cố định, ta sẽ có hệ thống đòn bẩy [lever system].
Đòn bẩy là một thanh cứng quay quanh một điểm cố định [trục] gọi là điểm tựa. Một hệ đòn bẩy gồm một lực cản [kháng trở], một lực tác dụng, một đòn bẩy, và một điểm tựa. Ngoài ra, hai cánh tay đòn được gọi là cánh tay tác dụng và cánh tay cản. Cánh tay tác dụng là khoảng cách vuông góc từ đường tác dụng đến điểm tựa. Cánh tay cản là khoảng cách vuông góc từ đường tác dụng của lực cản đến điểm tựa.
Bởi vì cả lực tác dụng và lực kháng đều tác động cách điểm tựa một khoảng, chúng tạo các moment xoay quanh điểm tựa.
Có thể thấy rằng nghiên cứu về đòn bẩy chỉ là áp dụng thực tế của nghiên cứu moment. Tất cả những vấn đề của đòn bẩy đều có thể giải quyết được bằng các moment ngược chiều [dương] và thuận chiều kim đồng hồ [âm], cũng như điều kiện cân bằng trong vận động góc [tổng các moment xoay dương và âm bằng zero]. Tuy nhiên, sử dụng các khái niệm đòn bẩy cho phép ta giải thích dễ hiểu hơn những nguyên lý của moment cho những người khác [ví dụ như cho huấn luyện viên hoặc vận đông viên, cho người tập…].
SỰ THUẬN LỢI CƠ HỌC CỦA ĐÒN BẨY
Một đòn bẩy có thể được đánh giá qua sự thuận lợi cơ học [mechanical avantage], là tỉ số giữa cánh tay tác dụng và cánh tay lực cản:
MA =
Có thể có ba trường hợp:
- Trường hợp một, MA=1, hai cánh tay bằng nhau. Trong tình huống này, chức năng của đòn bẩy là thay đổi hướng của vận động hoặc thăng bằng đòn bẩy nhưng không gia tăng cả lực tác dụng hoặc lực kháng.
- Trường hợp hai, MA>1, cánh tay tác dụng lớn hơn cánh tay kháng. Trong trường hợp này, cánh tay tác dụng lớn hơn [dài hơn] làm tăng moment xoay tạo ra bởi lực tác dụng [phóng đại lực tác dụng].
- Trường hợp ba, MA