Lực đàn hồi của lò xo và Định luật Húc: Show (\(k\): độ cứng của lò xo \((N/m)\), \(x\): độ dãn của lò xo \((m)\)) \(F=-kx\) +) Nếu lực đàn hồi do trọng lực: \(F=P \Rightarrow k=\dfrac{mg}{x}\) Lực hồi phục của lò xo Chiều dài con lắc lò xo Tổng hợp công thức vật lí 10,11,12
LỰC ĐÀN HỒI CỦA LÒ XO - ĐỊNH LUẬT HÚC I. Hướng và điểm đặt của lực đàn hồi của lò xo 1. Lực đàn hồi xuất hiện ở hai đầu của lò xo và tác dụng vào các vật tiếp xúc (hay gắn) với lò xo làm nó biến dạng 2. Hướng của lực đàn hồi ở mỗi đầu lò xo ngược với hướng của ngoại lực gây biến dạng. - Khi lò xo bị dãn lực đàn hồi của lò xo hướng theo trục của lò xo vào phía trong:  - Khi lò xo bị nén lực đàn hồi của lò xo hướng theo trục của lò xo ra ngoài: II. Độ lớn của lực đàn hồi của lò xo - Định luật Húc 1. Giới hạn đàn hồi của lò xo Mỗi lò xo hay mỗi vật đàn hồi có một giới hạn đàn hồi nhất định. Nếu trọng lượng của tải vượt quá giới hạn đàn hồi thì lò xo sẽ không co được về chiều dài ban đầu nữa. 2. Định luật Húc Trong giới hạn đàn hồi, độ lớn của lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo. \(F_{dh} = k|∆l|\) Trong đó: + k là độ cứng (hay hệ số đàn hồi) của lò xo, có đơn vị là N/m + \(∆l = |l –l_0|\) là độ biến dạng (độ dãn hay nén) của lò xo. 3. Chú ý - Đối với dây cao su hay dây thép, lực đàn hồi chỉ xuất hiện khi bị ngoại lực kéo dãn. Vì thế, lực đàn hồi trong trường hợp này gọi là lực căng. - Đối với các mặt tiếp xúc bị biến dạng khi ép vào nhau thì lực đàn hồi có phương vuông góc với mặt tiếp xúc. III. Các trường hợp thường gặp 1. Lực đàn hồi của lò xo - Phương: trùng với phương của trục lò xo - Chiều: ngược với chiều biến dạng của lò xo - Độ lớn: $F_{đh} = k\left| {\Delta l} \right|$ Trong đó: + \(\Delta l\): độ biến dạng của lò xo + k: hệ số đàn hồi (N/m) + Lực đàn hồi luôn ngược hướng với chiều biến dạng
* Định luật Húc: Trong giới hạn đàn hồi, lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo $F_{đh} = k\left| {\Delta l} \right|$ 2. Lực căng của dây - Điểm đặt: là điểm mà đầu dây tiếp xúc với vật. - Phương: trùng với chính sợi dây - Chiều: hướng từ hai đầu dây vào phần giữa của sợi dây Lực căng tác dụng lên một vật chỉ có thể là lực kéo, không thể là lực đẩy. Sơ đồ tư duy về lực đàn hồi của lò xo. Định luật Húc
Lực đàn hồi là một trong những kiến thức quan trọng môn Vật Lý, được áp dụng nhiều ngoài thực tế. Bởi vậy, dù bạn học sinh chuyên Vật Lý hay không thì cũng nên học, nhớ công thức bởi nó thường được áp dụng vào đề thi. Để giúp bạn đọc hiểu và nắm vững kiến thức về lực đàn hồi thì bài viết hôm nay Góc Hạnh Phúc sẽ nêu chi tiết về khái niệm, công thức tính lực đàn hồi của lò xo và cho một số bài tập minh họa có lời giải chi tiết nhất. Xem thêm: Khái niệm về lực đàn hồi là gì?Lực đàn hồi được hiểu là lực sinh ra khi mà vật đàn hồi bị biến dạng. Ví dụ: Lực gây ra bởi một lò xo khi mà nó bọ nén hoặc kéo giãn ra. Lực đàn hồi có xu hướng chống lại những nguyên nhân sinh ra nó. Tức là nó có xu hướng đưa vật trở về trạng thái ban đầu khi chưa bị biến dạng. Hướng và điểm đặt của lực đàn hồi lò xo
Giới hạn lực đàn hồi của lò xoMỗi lò xo hoặc mỗi vật đàn hồi có một giới hạn nhất định. Nếu trong lượng của tải vượt quá mức giới hạn đàn hồi thì lò xo sẽ không co được về chiều dài lúc ban đầu nữa. Công thức tính lực đàn hồi của lò xo chính xácTheo định Luật Húc, trong giới hạn đàn hồi, độ lớn lực đàn hồi của lò xo sẽ tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo, công thức như sau: Fđh = k.|Δl| = k|l – l0| Trong đó có Fđh là độ lớn của lực đàn hồi (đơn vị N) k là độ cứng của lò xo (đơn vị N/m) Δl = l – l0 chính là độ biến dạng của lò xo (đơn vị m) Δl > 0 thì lò xo biến dạng giãn Δl < 0 thì lò xo biến dạng nén l là chiều dài của lò xo sau khi bị biến dạng nén hoặc gian (đơn vị m) l0 là chiều dài ban đầu của lò xo (đơn vị m) Một số kiến thức liên quan đến lực đàn hồi của lò xo
Fđh = P => k.|Δl| = mg
k = mg/Δl Một số chú ý
Những bài tập tính lực đàn hồi của lò xo có lời giải dễ hiểuBài tập 1: Phải treo một vật có khối lượng bằng bao nhiêu vào lò xo có độ cứng là k = 200 N/m để lò xo giãn ra được 30cm? Lấy g = 10 m/s2. Lời giải Fđh = k|Δl| = mg => 200.0,3 = m.10 => m = 6kg Bài tập 2: Cho lò xo có chiều dài tự nhiên bằng 32 cm. Lò xo được giữ cố định một đầu, còn đầu kia chịu một lực kéo bằng 6,0 N. Khi ấy lò xo dài 35 cm. Hỏi độ cứng của lò xo lúc đó bằng bao nhiêu? Lời giải F = Fđh = k|l – l0| => k = 6/(0,35 – 0,32) = 200 N/m Bài tập 3: Một lò xo có chiều dài tự nhiên là 25 cm và độ cứng là 150 N/m. Giữ cố định một đầu và tác dụng vào đầu kia một lực 4 N để nén lò xo. Khi đó chiều dài của lò xo là bao nhiêu? Lời giải F = Fđh = k.|l – l0| Mà lò xo bị nén nên l < l0 => 4 = 150.(0,25 – l) => l = 0,335 (cm) Bài viết trên của chúng tôi là tổng hợp toàn bộ kiến thức về lực đàn hồi của lò xo. Hy vọng nó sẽ giúp bạn học tập hiểu bài, nhớ công thức và giải quyết những bài tập liên quan nhanh nhất nhé. 15:26:5522/10/2019 Bài viết này chúng ta cùng đi tìm hiểu Lực đàn hồi của con lắc lò xo, Công thức định luật Húc được tính như thế nào? Định luật Húc được phát biểu ra sao? ứng dụng của định luật Hooke là gì? để giải đáp các thắc mắc trên. I. Hướng và điểm đặt của Lực đàn hồi của con lắc lò xo - Lực đàn hồi xuất hiện ở 2 đầu của lò xo và tác dụng vào các vật tiếp xúc với lò xo, làm nó biến dạng. - - Hướng của lực đàn hồi ở mỗi đầu của lò xo ngược với hướng của ngoại lực gây biến dạng. Tức là, khi bị dãn, lực đàn hồi của lò xo hướng theo trục của lò xo vào phía trong, còn khi bị nén, lực đàn hồi của lò xo hướng theo trục của lò xo ra ngoài. II. Cách tính Độ lớn lực đàn hồi của lò xo, Công thức Định luật Húc (Hooke). 1. Thí nghiệm của định luật Húc (Hooke). - Treo quả cân có trọng lượng P vào lò xo thì lò xo dãn ra, khi ở vị trí cân bằng ta có: F = P = mg. - Treo tiếp 1,2 quả cân vào lo xo, ở mỗi làn, ta đo chiều dài l của lò xo khi có tải rồi tính độ dãn của lò xo: Δl = l - l0. - Bảng kết quả thu được từ một lần làm thí nghiệm
2. Giới hạn đàn hồi của lò xo - Nếu trọng lượng của 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 với trọng lượng của tải và khi bỏ tải đi thì lò xo không co được về đến chiều dài l0 nữa. 3. Cách tính lực đàn hồi của lò xo, Công thức Định luật Húc (Hooke)
- Trong giới hạn đàn hồi, độ lớn của 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 (dãn hay nén) của lò xo. - Khi quả cân đứng yên: ⇒ Công thức tính độ cứng của lò xo: • Ứng dụng của định luật Húc trong thực tế đó là làm các vận dụng như ghế sofa, ghế xoay, đệm lò xo,... 4. Chú ý - Đối với dây cao su hay dây thép, lực đàn hồi chỉ xuất hiện khi bị ngoại lực kéo dãn. Vì thế lực đàn hồi trong trường hợp này gọi là lực căng. - Đối với mặt tiếp xúc bị biến dạn khi bị ép vào nhau thì lực đàn hồi có phương vuông góc với mặt tiếp xúc. II. Bài tập vận dụng Công thức Định luật Húc (Công thức tính lực đàn hồi của lò xo). * Bài 1 trang 74 SGK Vật Lý 10: Nêu những đặc điểm (về phương, chiều, điểm đặt ) của lực đàn hồi của: a) lò xo b) dây cao su, dây thép c) mặt phẳng tiếp xúc ° Lời 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 biến dạng của lò xo: khi lò xo dãn, lực đàn hồi hướng vào trong, khi nén, lực đàn hồi hướng ra ngoài. + Điểm đặt: Đặt vào vật tiếp xúc với vật. b) Dây cao su, dây thép + Phương: Trùng với chính sợi dây. + Chiều: Hướng từ hai đầu dây vào phần giữa của sợi dây. + Điểm đặt: Đặt vào vật tiếp xúc với vật c) Mặt phẳng tiếp xúc: + Phương của lực đàn hồi: Vuông góc với mặt tiếp xúc. + Điểm đặt: Đặt vào vật gây biến dạng của mặt phẳng. + Chiều: hướng ra 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 của 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 (hay còn gọi là hệ số đàn hồi), đợn vị N/m. |Δl| = |l - l0| là độ biến dạng (bao gồm độ dãn ra hay nén lại) của lò xo. * Bài 3 trang 74 SGK Vật Lý 10: Phải treo một vật có trọng lượng bằng bao nhiêu vào một lò xo có độ cứng k = 100 N/ m để nó dãn ra được 10 cm? A.1000N; B.100N; C.10N; D.1N; ° Lời giải bài 3 trang 74 SGK Vật Lý 10: ¤ Chọn đáp án: C.10N; - Khi vật nằm cân bằng trọng lực P cân bằng với lực đàn hồi Fdh: - Về độ lớn:P = Fdh = kΔl = 100.0,1 = 10(N). * Bài 4 trang 74 SGK Vật Lý 10: Một lò xo có chiều dài tự nhiên bằng 15 cm. Lò xo được giữ cố định tại một đầu, còn đầu kia chịu một lực kéo bằng 4,5 N. Khi ấy lò xo dài 18 cm. Độ cứng của lò xo bằng bao nhiêu? A.30N/m; B.25N/m; C.1,5N/m; D.150N/m; ° Lời giải bài 4 trang 74 SGK Vật Lý 10: ¤ Chọn đáp án: 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 bằng 5 N. Hỏi khi lực đàn hồi của lò xo bị nén bằng 10 N thì chiều dài của nó bằng bao nhiêu? A.18cm; B.40cm; C.48cm; D.22cm; ° Lời giải bài 5 trang 74 SGK Vật Lý 10: ¤ Chọn đáp án: A.18cm. - Độ biến dạng của lò xo khi bị nén bởi lực có độ lớn F1 = 5N là: |Δl| = |l1 - l0| = |24 - 30| = 6cm - Độ biến dạng của lò xo khi bị nén bởi lực có độ lớn F2 = 10N = 2F1 là: |Δl2| = 2|Δl1| = 2. 6 = 12cm - Chiều dài dò xo khi bị nén bởi lực 10N là: l1 = l0 - Δl2 = 30 - 12 = 18cm * Bài 6 trang 74 SGK Vật Lý 10: Treo một vật có trọng lượng 2,0 N vào một lò xo, lò xo dãn ra 10 mm. Treo một vật khác có trọng lượng chưa biết vào lò xo, nó dãn ra 80 mm. a) Tính độ cứng của lò xo. b) Tính trọng lượng chưa biết. ° Lời giải bài 6 trang 74 SGK Vật Lý 10: a) Khi treo vật có trọng lượng 2(N), ở vị trí cân bằng lò xo dãn Δl1 = 10(mm) = 0,01(cm), ta có:
b) Khi treo vật có trọng lượng P2, tại vị trí cân bằng, lò xo dãn Δl2 = 80(mm) = 0,08(cm), ta có:
|
