Kìm cộng lực là một dụng cụ dùng để cắt các đoạn sắt thép. Vì sao chúng có tay cầm dài hơn bình thường?

. Nguyên lý đòn bẩy

Dựa trên công thức về Momen lực:

$M = F \cdot d$

Trong đó:

$F$ là lực tác dụng.

$d$ là khoảng cách từ điểm tựa đến giá của lực (cánh tay đòn).

Ở kìm cộng lực, điểm tựa chính là trục quay (chốt) của kìm. Khi bạn kéo dài tay cầm (tăng $d$), thì với cùng một lực bóp $F$ từ tay người, bạn sẽ tạo ra một Momen lực $M$ lớn hơn rất nhiều ở đầu lưỡi cắt.

2. Sự khác biệt giữa cánh tay đòn đầu vào và đầu ra

Kìm cộng lực được thiết kế theo nguyên tắc: Cánh tay đòn của tay cầm rất dài, trong khi cánh tay đòn của lưỡi cắt lại rất ngắn.

Theo quy tắc đòn bẩy:

$\frac{F_1}{F_2} = \frac{d_2}{d_1}$

$d_1$: Chiều dài tay cầm (từ chốt đến tay người).

$d_2$: Chiều dài lưỡi cắt (từ chốt đến vị trí cắt thép).

$F_1$: Lực tay người bóp vào.

$F_2$: Lực tác động lên thanh thép.

Vì $d_1$ lớn gấp nhiều lần $d_2$, nên lực $F_2$ thu được ở lưỡi cắt sẽ lớn gấp nhiều lần lực $F_1$ của tay người. Điều này cho phép chúng ta cắt được những thanh sắt cứng mà nếu dùng kìm bình thường (tay cầm ngắn) thì không thể làm được.

3. Hệ thống đòn bẩy kép

Nhiều loại kìm cộng lực không chỉ có tay cầm dài mà còn sử dụng hệ thống đòn bẩy kép (hai trục quay). Thiết kế này giúp nhân lực thêm một lần nữa, biến lực bóp bình thường của một người thành lực ép hàng tấn lên bề mặt kim loại.