Giải SGK Vật Lí 10 Bài 2 (Cánh diều): Sự biến dạng

Giải bài tập Vật Lí lớp 10 Bài 2: Sự biến dạng

Giải vật lí 10 trang 113 Cánh diều

Mở đầu trang 113 Vật Lí 10: Trong một chiếc cầu treo như cầu Brooklyn (Brúc-klin), đường cong duyên dáng của dây cáp chính là nét căn bản để tạo nên sự hấp dẫn của nó. Những chiếc cầu này được nhìn nhận vừa như những công trình nghệ thuật vừa như những kì quan kĩ thuật. Nhờ có sự biến đổi hình dạng, tức là biến dạng mà những dây cáp dẻo dai của cầu chịu được những lực rất lớn tác dụng lên cầu.

Biến dạng được phân loại như thế nào?

Trong một chiếc cầu treo như cầu Brooklyn (Brúc-klin)

Trả lời:

Biến dạng được phân loại thành:

+ Biến dạng nén: chiều dài của vật ngắn lại.

+ Biến dạng kéo: chiều dài của vật tăng lên.

Giải vật lí 10 trang 114 Cánh diều

I. Biến dạng kéo và biến dạng nén

Câu hỏi 1 trang 114 Vật Lí 10: Thảo luận về kết quả (hình dạng, kích thước) của biến dạng kéo và biến dạng nén ở hình 2.3b và 2.3c.

Thảo luận về kết quả (hình dạng, kích thước) của biến dạng kéo và biến dạng nén ở hình 2.3b và 2.3c

Trả lời:

+ Ở hình b thanh cao su bị biến dạng nén: hình dạng thanh cao su phồng lên ở giữa thanh, chiều dài bị ngắn lại.

+ Ở hình c thanh cao su bị biến dạng kéo: hình dạng thanh cao su bị lõm ở giữa thanh, chiều dài tăng lên.

Giải vật lí 10 trang 115 Cánh diều

II. Định luật Hooke (Húc)

Câu hỏi 2 trang 115 Vật Lí 10: Các kết quả trong bảng 2.1 gợi ý cho bạn mối liên hệ gì? Hãy phát biểu mối liên hệ đó.

Các kết quả trong bảng 2.1 gợi ý cho bạn mối liên hệ gì?

Trả lời:

Từ bảng kết quả, ta thấy: $\frac{P_{1}}{Δ l_{1}} = \frac{P_{2}}{Δ l_{2}} = \frac{P_{3}}{Δ l_{3}} = \frac{P_{4}}{Δ l_{4}} = \frac{P_{5}}{Δ l_{5}} = 0, 01$

Trọng lượng vật và độ giãn tỉ lệ thuận với nhau theo một hệ số tỉ lệ xác định.

Luyện tập 1 trang 115 Vật Lí 10: Dưới tác dụng của một lực kéo 2,5 N một lò xo dài thêm 25 mm. Độ cứng của lò xo là bao nhiêu?

Trả lời:

Lực kéo tác dụng lên lò xo bằng với lực đàn hồi.

Suy ra: $F = k |Δ l| \Rightarrow k = \frac{F}{|Δ l|} = \frac{2, 5}{0, 025} = 100 N / m$

Giải vật lí 10 trang 116 Cánh diều

Luyện tập 2 trang 116 Vật Lí 10: Bảng dưới đây là số liệu của một thí nghiệm về độ giãn lò xo:

Trọng lượng (N)

Chiều dài (mm)

100

110

120

130

140

155

180

Độ giãn (mm)

a) Độ dài tự nhiên của lò xo là bao nhiêu?

b) Hoàn thành bảng số liệu.

c) Vẽ đồ thị độ biểu diễn mối quan hệ của trọng lượng của vật và độ giãn của lò xo.

d) Đánh dấu điểm giới hạn đàn hồi trên đồ thị.

e) Vùng nào trên đồ thị là vùng mà độ giãn tỉ lệ với trọng lượng?

f) Trọng lượng là bao nhiêu để độ giãn lò xo là 15 mm?

g) Trọng lượng là bao nhiêu để lò xo khi giãn ra có độ dài 125 mm?

Trả lời:

a) Độ dài tự nhiên của lò xo là chiều dài khi chưa treo vật (ứng với trọng lượng bằng 0)

Khi đó: $l_{o} = 100 m m$

b) Hoàn thành bảng số liệu.

Độ giãn: $Δ l = l - l_{o}$

Trọng lượng (N)	0	1	2	3	4	5	6
Chiều dài (mm)	100	110	120	130	140	155	180
Độ giãn (mm)	0	10	20	30	40	55	80

c) Đồ thị độ biểu diễn mối quan hệ của trọng lượng của vật và độ giãn của lò xo.

Bảng dưới đây là số liệu của một thí nghiệm về độ giãn lò xo

d) Đánh dấu điểm giới hạn đàn hồi trên đồ thị.

Ta thấy trọng lượng và độ giãn của lò xo tỉ lệ thuận với nhau đến khi trọng lượng của vật bằng 4 N. Khi trọng lượng của vật bằng 5 N thì độ giãn không tỉ lệ thuận với trọng lượng nữa. Vậy điểm giới hạn đàn hồi là điểm có tọa độ (40; 4).

e) Vùng trên đồ thị là vùng mà độ giãn tỉ lệ với trọng lượng là vùng được tô màu đỏ.

Bảng dưới đây là số liệu của một thí nghiệm về độ giãn lò xo

f) Xét trong giới hạn đàn hồi của lò xo. Chỉ cần xét một trường hợp là có thể tính được độ cứng của lò xo.

Khi đó: $k = \frac{F}{Δ l} = \frac{P_{1}}{Δ l_{1}} = \frac{1}{0, 01} = 100 N / m$

Khi độ giãn lò xo là 15 mm thì lực đàn hồi có độ lớn là:

$F ‘ = k . Δ l ‘ = 100.0, 015 = 1, 5 N$

Khi lò xo nằm cân bằng tại độ giãn 15 mm ta có trọng lượng vật bằng độ lớn lực đàn hồi

P” = F’ = 1,5N

g) Khi lò xo có độ dài 125 mm thì độ giãn của lò xo là: $Δ l_{2} = 125 - 100 = 25 m m$

Khi lò xo ở trạng thái cân bằng, trọng lượng của lò xo khi đó bằng với lực đàn hồi của lò xo:

$P ‘_{2} = F ‘_{2} = k . Δ l ‘_{2} = 100.0, 025 = 2, 5 N$

Giải vật lí 10 trang 117 Cánh diều

Vận dụng trang 117 Vật Lí 10: Đồ thị hình 2.9 biểu diễn mối quan hệ giữa lực tác dụng vào đầu dưới lò xo và độ giãn của nó (như thí nghiệm trên hình 2.5) với bốn lò xo A, B, C, D.

Đồ thị hình 2.9 biểu diễn mối quan hệ giữa lực tác dụng vào đầu dưới lò xo

a) Lò xo nào có độ cứng lớn nhất?

b) Lò xo nào có độ cứng nhỏ nhất?

c) Lò xo nào không tuân theo định luật Hooke?

Trả lời:

Dựa vào công thức: $F = k |Δ l| \Rightarrow k = \frac{F}{|Δ l|}$

Nếu với cùng một độ giãn thì:

+ Độ cứng lò xo lớn nhất khi lực tác dụng vào lò xo lớn nhất.

+ Độ cứng lò xo nhỏ nhất khi lực tác dụng vào lò xo nhỏ nhất.

Từ cùng một độ giãn ta kẻ đường thẳng song song với trục lực tác dụng lên lò xo, cắt các đường biểu diễn lò xo tại các điểm 1, 2, 3 tương ứng. Từ các điểm 1, 2, 3 ta kẻ các đường thẳng song song với trục độ giãn cắt trục lực tại đâu chính là độ lớn của lực tác dụng vào lò xo tại độ giãn đó.

a) Ta thấy tại cùng một độ giãn, lực tác dụng lên lò xo D là lớn nhất.

$\Rightarrow$ Lò xo D có độ cứng lớn nhất.

Đồ thị hình 2.9 biểu diễn mối quan hệ giữa lực tác dụng vào đầu dưới lò xo

b) Ta thấy tại cùng một độ giãn, lực tác dụng lên lò xo A là nhỏ nhất

$\Rightarrow$ Lò xo A có độ cứng nhỏ nhất.

Đồ thị hình 2.9 biểu diễn mối quan hệ giữa lực tác dụng vào đầu dưới lò xo

c) Theo định luật Hooke thì trong giới hạn đàn hồi, độ lớn lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo, đồ thị thu được là một đường thẳng.

Từ đồ thị ta thấy lò xo A và C không tuân theo định luật Hooke.

Xem thêm các bài giải SGK Vật lí lớp 10 Cánh diều hay, chi tiết khác:

Bài 2: Động lượng và năng lượng trong va chạm

Bài tập chủ đề 4

Bài 1: Chuyển động tròn

Bài tập chủ đề 5

Bài liên quan:

Leave a Comment Hủy