Cách Tính Lực Đàn Hồi Của Con Lắc Lò X, Định Luật Móc và bài tập – Vật Lý 10 bài 12
Ở lớp trước, các em đã biết lực kế là một dụng cụ dùng lực và phần thân chính của nó là một lò xo. Tuy nhiên, họ không biết tại sao người ta dùng lò xo để làm lực kế và dựa vào định luật vật lý nào để tính lực.
Bạn đang xem: Lực đàn hồi của lò xo
Trong bài này chúng ta hãy cùng nhau đi tìm hiểu lực đàn hồi của con lắc lò xo, Công thức của định luật Húc được tính như thế nào? Định luật Húc được phát biểu như thế nào? Ứng dụng của định luật Hooke là gì? để trả lời các câu hỏi trên.
I. Phương và điểm đặt của lực đàn hồi của con lắc lò xo
– Lực đàn hồi xuất hiện ở 2 đầu lò xo và tác dụng lên các vật tiếp xúc với lò xo làm nó biến dạng.
– – Chiều của lực đàn hồi ở mỗi đầu lò xo ngược với chiều của ngoại lực gây ra biến dạng. Tức là khi bị kéo căng thì lực đàn hồi của lò xo hướng vào trong dọc theo trục của lò xo, còn khi bị nén thì lực đàn hồi của lò xo hướng ra ngoài dọc theo trục của lò xo.
II. Cách tính độ lớn lực đàn hồi của lò xo, Công thức định luật Hooke.
1. Nghiệm của định luật Húc (Hooke).
– Treo một quả nặng có trọng lượng P vào lò xo thì lò xo dãn ra, khi ở trạng thái cân bằng ta có: F = P = mg.
– Nếu treo thêm 1,2 quả nặng vào lò xo thì ở mỗi làn ta đo chiều dài l của lò xo khi treo tải rồi tính độ dãn dài của lò xo: Δl = l – l0.
– Bảng kết quả thu được từ một thí nghiệm
| F=P(N) | 0,0 | 1.0 | 2.0 | 3.0 | 4.0 | 5.0 | 6,0 |
| Chiều dài l(mm) | 245 | 285 | 324 | 366 | 405 | 446 | 484 |
| Độ giãn dài l(mm) | 40 | 79 | 121 | 160 | 201 | 239 |
2. Giới hạn đàn hồi của lò xo
– Nếu khối lượng của vật tải vượt quá một giá trị nào đó gọi là giới hạn đàn hồi thì độ dãn của lò xo sẽ không còn tỉ lệ thuận với khối lượng vật tải và khi bỏ vật tải thì lò xo không dãn ra được nữa mà cũng không co lại được l0 nữa.
3. Cách tính lực đàn hồi của lò xo, Công thức định luật Húc (Móc)
• Công thức tính lực đàn hồi của lò xo (công thức định luật Húc):
– Trong giới hạn đàn hồi, độ lớn lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo.
– Trong đó:
k gọi là độ cứng (hay hệ số đàn hồi) của lò xo, có đơn vị là N/m.
Δl = |l – l0| là độ biến dạng (độ giãn hoặc độ nén) của lò xo.
Khi quả nặng đứng yên:
Công thức tính độ cứng lò xo:
• Ứng dụng của định luật Húc trong thực tế là làm các vật dụng như ghế sofa, ghế xoay, đệm lò xo,…
4. Chú ý
– Đối với dây cao su hoặc dây thép, lực đàn hồi chỉ xuất hiện khi bị kéo căng bởi ngoại lực. Do đó, lực đàn hồi trong trường hợp này được gọi là ứng suất.
– Đối với mặt tiếp xúc bị biến dạng khi áp vào nhau lực đàn hồi có phương vuông góc với mặt tiếp xúc.
II. Bài tập vận dụng Định luật Húc (Công thức tính lực đàn hồi của lò xo).
* Bài 1 trang 74 SGK Vật Lý 10: Kể tên các đặc điểm (phương, chiều, điểm đặt) của lực đàn hồi của:
một) mùa xuân
b) dây cao su, dây thép
c) máy bay liên lạc
° Giải bài 1 trang 74 SGK Vật Lý 10:
a) Lực đàn hồi của lò xo:
+ Phương: trùng với phương của trục lò xo.
+ Chiều: ngược chiều với độ biến dạng của lò xo: khi lò xo dãn thì lực đàn hồi hướng vào trong, khi nén thì lực đàn hồi hướng ra ngoài.
+ Placement Point: Đặt đối tượng tiếp xúc với đối tượng.
b) Dây chun, dây thép
+ Phương: Trùng với chính sợi dây.
+ Hướng: Chiều từ hai đầu sợi dây vào tâm sợi dây.
+ Placement Point: Đặt đối tượng tiếp xúc với đối tượng
c) Máy bay liên lạc:
+ Hướng của lực đàn hồi: vuông góc với mặt tiếp xúc.
+ Điểm đặt: Đặt trên vật thể làm biến dạng mặt phẳng.
+ Hướng: nằm ngoài mặt phẳng tiếp xúc.
* Bài 2 trang 74 SGK Vật Lý 10: Phát biểu định luật Húc
° Lời giải bài 2 trang 74 SGK Vật Lý 10:
– Định luật Húc: Trong giới hạn đàn hồi, độ lớn lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo: Fdh = k|Δl|;
– Trong đó:
k gọi là độ cứng của lò xo (còn gọi là hệ số đàn hồi), đơn vị N/m.
|Δl| = |l – l0| là độ biến dạng (bao gồm cả sự giãn ra hoặc nén lại) của lò xo.
* Bài 3 trang 74 SGK Vật Lý 10: Phải treo vật nặng bao nhiêu vào lò xo có độ cứng k = 100 N/m để lò xo dãn ra 10 cm?
A.1000N; B.100N; C.10N; D.1N;
° Giải bài 3 trang 74 SGK Vật Lý 10:
¤ Chọn đáp án: C.10N;
– Khi vật ở trạng thái cân bằng thì trọng lực P bằng lực đàn hồi Fdh:
– Về kích thước: P = Fdh = kΔl = 100.0,1 = 10(N).
* Bài 4 trang 74 SGK Vật Lý 10: Một chiếc lông vũ có chiều dài tự nhiên là 15 cm. Một đầu lò xo được giữ cố định, đầu kia chịu lực kéo 4,5 N. Chiếc lông sau đó dài 18 cm. Độ cứng của lò xo là bao nhiêu?
A.30N/m; B.25N/m; C.1,5N/m; D.150N/m;
° Giải bài 4 trang 74 SGK Vật Lý 10:
¤ Chọn câu trả lời: D.150N/m.
– Độ biến dạng của lò xo là: Δl = l – l0 = 18 – 15 = 3(cm) = 0,03(m).
– Lực kéo cân bằng với lực đàn hồi: Fk = Fdh = k.Δl
* Bài 5 trang 74 SGK Vật Lý 10: Một lò xo có chiều dài tự nhiên 30 cm, khi bị nén lò xo dài 24 cm và lực đàn hồi của nó là 5 N. Khi lực đàn hồi của lò xo bị nén là 10 N thì chiều dài của nó là bao nhiêu.
A.18cm; B.40cm; C.48cm; D.22cm;
° Giải bài 5 trang 74 SGK Vật Lý 10:
¤ Chọn câu trả lời: A.18cm.
– Độ biến dạng của lò xo khi bị nén bởi một lực có độ lớn F1 = 5N là:
|Δl| = |l1 – l0| = |24 – 30| = 6 cm
– Độ biến dạng của lò xo khi bị nén bởi một lực có độ lớn F2 = 10N = 2F1 là:
|Δl2| = 2|Δl1| = 2. 6 = 12cm
– Chiều dài của lò xo khi bị nén bởi một lực 10N là:
l1 = l0 – Δl2 = 30 – 12 = 18cm
* Bài 6 trang 74 SGK Vật Lý 10: Một vật có trọng lượng 2 N treo vào một lò xo thì lò xo dãn 10 mm. Treo một vật khác có khối lượng không xác định vào lò xo thì lò xo dãn ra 80 mm.
a) Tính độ cứng của lò xo.
b) Tính khối lượng chưa biết.
Xem thêm: Game Bói Tình Yêu Game 24H, Bang Xep Hang Game Boi Tinh Yeu 4
° Giải bài 6 trang 74 SGK Vật Lý 10:
a) Khi treo vật có khối lượng 2(N) thì lò xo bị dãn tại vị trí cân bằng Δl1 = 10(mm) = 0,01(cm), ta có:
b) Khi treo vật có khối lượng P2 thì ở vị trí cân bằng lò xo bị giãn Δl2 = 80(mm) = 0,08(cm), ta có:
Vì vậy, với bài viết trên Cách tính lực đàn hồi của con lắc lò xo, Công thức định luật Hooke và bài tập Hy vọng bạn hiểu. Mọi góp ý và thắc mắc, vui lòng để lại bình luận bên dưới bài viết để x-lair.com ghi nhận và hỗ trợ..
