Bài 2: Sự biến dạng – Lý 10 – CD

– Nếu bóp một quả bóng cao su, nó sẽ bị biến dạng, tức là không còn giữ nguyên hình dạng ban đầu nữa.

Qủa bóng biến dạng khi bị nén

– Một thanh cao su ở trạng thái bình thường. Làm thanh cao su đó ngắn đi. Biến dạng đó là biến dạng nén.

– Kéo để thanh cao su dài thêm. Biến dạng như vậy là biến dạng kéo.

Thanh cao su bị biến dạng

a) Thanh cao su chưa bị biến dạng

b) Thanh cao su bị biến dạng nén

c) Thanh cao su bị biến dạng kéo

a. Đặc tính của lò xo

+ Lực đàn hồi: Khi ta kéo hoặc nén một lò xo, tức làm lò xo biến dạng, lực đàn hồi xuất hiện ở hai đầu của lò xo và chống lại lực gây ra sự kéo hoặc nén này. Hướng của lực đàn hồi ở mỗi đầu lò xo ngược với hướng của lực gây biến dạng lò xo.

Lực đàn hồi chống lại lực kéo

+ Độ giãn: Khi cân bằng lò xo có độ dài xác định. Dưới tác dụng của trọng lượng vật treo, lò xo bị kéo giãn xuống dưới và bị dài thêm ra. Độ dài thêm ra này gọi là độ giãn của lò xo

+ Giới hạn đàn hồi: Khi tăng trọng lượng của vật treo vượt quá một giá trị nào đó thì khi bỏ vật treo ra, lò xo không trở lại chiều dài ban đầu nữa.

Tăng trọng lượng tác dụng vào đầu dưới của lò xo, độ giãn của lò xo tăng lên

b. Thí nghiệm

– Khảo sát độ giãn của lò xo bằng thí nghiệm

Thí nghiệm khảo sát biến dạng của lò xo

c. Định luật Hooke

– Trong giới hạn đàn hồi, độ lớn lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo.

\(F = \,k.\left| {\Delta l} \right|\)

– Hệ số tỉ lệ k được gọi là độ cứng của lò xo. Đơn vị đo của độ cứng là niutơn trên mét, kí hiệu N/m.

– Lò xo nào càng cứng thì càng ít biến dạng.

d. Ứng dụng định luật Hooke

– Cân đồng hồ (hay còn gọi là cân đồng hồ lò xo).

– Cân đồng hồ hoạt động dựa trên sự biến dạng của lò xo, tạo trạng thái cân bằng khi lò xo chịu tác dụng lực nén hoặc kéo.

Cân đồng hồ

– Các vật có thể bị biến dạng nén và biến dạng kéo. – Định luật Hooke: Trong giới hạn đàn hồi, độ lớn lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo. \(F = \,k.\left| {\Delta l} \right|\)

Bài tập 1: Treo vật có khối lượng 500 g vào một lò xo thì làm nó dãn ra 5 cm, cho g = 10 m/s². Tìm độ cứng của lò xo.

Hướng dẫn giải:

Khi ở vị trí cân bằng \(F = P \Rightarrow k\Delta l = mg\)

\(\Rightarrow k = \frac{{mg}}{{\Delta l}} = \frac{{0,5.10}}{{0,05}} \Rightarrow k = 100N/m\)

Bài tập 2: Một lò xo có chiều dài tự nhiên 40 cm được treo thẳng đứng. Đầu trên cố định đầu dưới treo một quả cân 500 g thì chiều dài của lò xo là 45 cm. Hỏi khi treo vật có m = 600g thì chiều dài lúc sau là bao nhiêu? Cho g = 10 m/s².

Hướng dẫn giải:

Ta có khi lò xo ở vị trí cân bằng F = P

\(\Leftrightarrow k\Delta \ell  = mg \Rightarrow k = \frac{{mg}}{{{\ell _1} – {\ell _0}}} = \frac{{0,5.10}}{{0,45 – 0,4}} = 100N/m\)

Khi m = 600 g: F’ = P

\(\Leftrightarrow k\left( {{\ell _2} – {\ell _0}} \right) = {m_2}g \Rightarrow 100\left( {{\ell _2} – 0,4} \right) = 0,6.10 \Rightarrow {\ell _2} = 0,46\,m\)