Lực đàn hồi là lực sinh ra khi vật đàn hồi bị biến dạng. Chẳng hạn, lực gây ra bởi một lò xo khi nó bị nén lại hoặc kéo giãn ra. Lực đàn hồi có xu hướng chống lại nguyên nhân sinh ra nó. Tức là nó có xu hướng đưa vật trở lại trạng thái ban đầu khi chưa bị biến dạng.
Độ lớn của lực đàn hồi, khi biến dạng trong giới hạn đàn hồi, có thể được xác định gần đúng theo định luật Hooke:
trong đó
Δ
l
{\displaystyle {\ce {\Delta l}}}
Lực đàn hồi là tương tác giữa các phân tử hay nguyên tử, tức là lực điện từ giữa các electron và proton bên trong vật đàn hồi.
Khi độ biến dạng lớn đến một giá trị nào đó thì lực đàn hồi không xuất hiện nữa và ta gọi giá trị này là giới hạn đàn hồi,nếu vượt quá mức giới hạn đàn hồi đó, lúc đó vật bị biến dạng sẽ không thể trở về được hình dạng ban đầu, sau khi không chịu được tác động làm biến dạng.
1/ Lực đàn hồi
Biến dạng đàn hồi là những biến dạng có khả năng khôi phục lại hình dạng ban đầu khi chưa có lực tác dụng vào.Lực xuất hiện khi vật bị biến dạng có tác dụng khôi phục lại hình dạng ban đầu gọi là lực đàn hồi. Lực đàn hồi có điểm đặt vào vật bị biến dạng, cùng phương, ngược chiều có độ lớn bằng độ lớn của lực tác dụng tại thời điểm xuất hiện.Khi lực tác dụng vào vật quá lớn vật mất khả năng khôi phục lại hình dạng ban đầu ta nói lực tác dụng vượt qua giới hạn đàn hồi của vật liệu.Lực đàn hồi của lo xo xuất hiện ở cả hai đầu của lò xo và tác dụng vào vật tiếp xúc với nó làm biến dạng.
2/ Lực đàn hồi của lò xo:
Một lò xo treo thẳng đứng khối lượng không đáng kể, chiều dài ban đầu của lò xo khi chưa biến dạng là lo; Treo vào lò xo một vật nặng có khối lượng m khi đó chiều dài của lò xo là l. Độ biến dạng của lò xo là Δl=l - lo
Treo thêm các quả nặng có khối lượng giống nhau người ta nhận thấy rằng ứng với vật có khối lượng m lò xo biến dạng một đoạn là Δl; khi khối lượng của vật treo là 2m thì lò xo biến dạng một đoạn là 2Δl …
Gia tốc trọng trường là không đổi, lực tác dụng vào lò xo là trọng lực P=mg, theo định luật III Newton ta có Fđh=P => độ lớn của lực đàn hồi tỉ lệ thuận với độ biến dạng Δl của lò xo. Tiến hành thí nghiệm tương tự với trường hợp lò xo bị nén.
Đặc điểm của lò xo là độ biến dạng của lò xo càng lớn thì lực đàn hồi càng lớn và ngược lại.
*Cách tính độ biến dạng của lò xo: l-lo.
-Trong đó: l là chiều dài khi biến dạng của lò xo và lo là chiều dài tự nhiên của lò xo.
Định luật Húc [Hooke]: Trong giới hạn đàn hồi, lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo
Biểu thức định luật Húc [Hooke]
Fđh=k|Δl|
Trong đó
3/ Lực đàn hồi của sợi dây [lực căng dây]
Khi một sợi dây bị kéo căng nó sẽ tác dụng lên hai vật gắn với đầu dây. Trong trường hợp này lực đàn hồi được gọi là lực căng dây. Lực căng dây có điểm đặt và hướng giống như lực đàn hồi.
4/ Chú ý
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.
Lực đàn hồi là cơ sở để tạo ra lực kế và các cân lò xo. Nó còn được ứng dụng để xác định khối lượng ở trạng thái không trọng lượng.
Lò xo bị biến dạng đàn hồi nén, lực đàn hồi xuất hiện có xu hướng kéo giãn lò xo trở lại hình dạng ban đầu
- Lực
Bài viết này vẫn còn sơ khai. Bạn có thể giúp Wikipedia mở rộng nội dung để bài được hoàn chỉnh hơn.
|
Lấy từ “//vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Lực_đàn_hồi&oldid=68298431”
a] - Lò xo là một vật đàn hồi. Sau khi nén hoặc kéo dãn nó một cách vừa phải, nếu buông ra, chiều dài của nó lại trở lại chiều dài tự nhiên. Khi lò xo bị nén hoặc kéo dãn, thì nó sẽ tác dụng lực đàn hồi lên các vật tiếp xúc [hoặc gắn] với hai đầu của nó.
- Độ biến dạng của lò xo càng lớn, thì lực đàn hồi càng lớn.
Công thức tính độ biến dạng của lò xo : 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. Hãy tham khỏ với Mobitool nhé.
==>> Bài tập nâng cao ghi nhớ công thức độ cứng 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.
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
- Công thức độ biến dạng của lò xo
F=P[N] 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 Độ dài l[mm] 245 285 324 366 405 446 484 Độ dãn Δl[mm] 0 40 79 121 160 201 239
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]- công thức tính độ biến dạng của lò xo tại vị trí cân bằng
– 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.
* 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: