NGUYÊN LÝ ĐÒN BẨY – CHÌA KHOÁ ĐỂ TIẾT KIỆM LỰC
Mọi người đều biết không thể chỉ dùng tay không để nhổ bật một chiếc đinh ra khỏi gỗ mà cần phải có công cụ. Một lực sĩ dù khoẻ đến đâu cũng không thể đưa một vật nặng hàng mấy trăm cân lên một chỗ cao hơn, nhưng nếu có công cụ thì lại có thể thực hiện không khó lắm, “dễ như trở bàn tay”.
Các loại công cụ này thường được chế tạo dựa vào nguyên lý đòn bẩy. Muốn cắt một tấm thép cứng thành từng mảnh nhỏ, nếu dùng loại kéo thông thường thì sẽ rất mệt sức, nhưng nếu dùng loại kéo đặc biệt có cán cắt dài thì sẽ tiết kiệm được sức lực. Đó là vì nếu muốn một vật chuyển động quay quanh một trục với cùng nuột lực như nhau tác dụng lên vật thể? nếu điểm lực tác dụng càng ở xa trục quay thì việc gây nên chuyển động quay quanh trục càng dễ thực hiện. Ví dụ nếu cần quay cánh cửa quanh trục khí mở cửa thì, lực tác dụng ở càng xa trụ quay, càng dễ mở cửa nên tay nắm mở cửa thường đặt trên đường biên đối diện với trụ quay của cánh cửa.
Một khối đá to ở trên mặt đất, sức của một người khó mà dịch chuyển khối đá to nặng này sang vị trí khác. Nhưng nếu ta dùng một cây gậy chắc khỏe, cho đầu gậy luôn xuống dưới hòn đá rồi dùng sức bẩy ở đầu kia của cây gậy để đẩy bật lên; hoặc nếu tốt hơn lấy một cục đá khác kê đệm dưới cây gậy rồi dùng sức đè xuống đầu kia của cây gậy thì có thể bẩy tung khối đá lên. Cây gậy càng dài thì lực đẩy càng nhẹ. Kéo có cán dài, cây gậy để bẩy hòn đá, đều là những công cụ để tiết kiệm sức.
Trên các công trình xây dựng, các công nhân thường dùng các bánh xe trượt để kéo các công cụ và vật liệu lên cao. Họ thường kết hợp một bánh xe trượt cố định với một bánh xe trượt di động thành một tổ hợp bánh xe để đưa các vật nặng lên cao. Khi kéo vật nặng được kéo nhờ hai phần dây, mỗi phần dây chịu tải một nửa trọng lượng của vật. Giả sử nếu cần nâng một vật nặng 100kg ta chỉ cần một lực kéo xuống dưới một lực 50kg, qua các bánh xe trượt là có thể đưa vật lên cao. Cũng với lý do tương tự nếu dùng hai bánh xe cố định kết hợp với hai bánh xe di động để kéo một vật năng lên cao thì trọng lượng vật nặng sẽ chia tại trên bốn đoạn dây, mỗi đoạn dây chỉ chịu 1/4 trọng lượng của vật, nghĩa là chỉ cần một lực kéo hướng xuống dưới là 25kg là có thể nâng cao vật nặng, 100kg.
Người ta còn có kinh nghiệm sau: leo lên cao theo đồi gò mấp mô sẽ tốn sức hơn khi leo trên các bờ phẳng. Các công nhân bốc xếp hàng hóa lên xe tải thường sử dụng các tấm ván nghiêng, rồi cho hàng hóa nặng trượt lên tấm ván để xếp hàng hóa lên xe tải. Đó cũng là cách để tiết kiệm sức khi bốc xếp hàng hoá.
Tấm ván đề nghiêng trong vật lý được gọi là mặt phẳng nghiêng. Dùng mặt phẳng nghiêng có thể tiết kiệm được lực đo khi đặt một vật nặng lên mặt phẳng nghiêng, trọng lực được thay thế bằng hay phân lực. Một phân lực ép vật nặng vào mặt phẳng nghiêng, một phân lực kéo vật nặng trượt xuống đuôi theo mặt phẳng nghiêng. Khi đẩy vật lên cao ta chỉ cần khắc phục một phân lực là có thể thực hiện được. Do phân lực này nhỏ hơn trọng lực của vật nên người đẩy sẽ đỡ tốn sức hơn. Kinh nghiệm cho thấy, với cùng một độ cao thì mặt phẳng nghiêng càng dài càng ít tốn sức hơn, đó cũng chính là lý do khi các loại xe leo đường dốc thường đi theo đường ngoằn ngoèo.
