Bài 33. Biến dạng của vật rắn
Nội dung lý thuyết
I. Biến dạng đàn hồi. Biến dạng kéo và biến dạng nén
Khi có tác dụng của ngoại lực làm vật rắn thay đổi hình dạng và kích thước, khi đó ta nói vật rắn bị biến dạng.
Mức độ biến dạng của vật rắn phụ thuộc vào độ lớn của lực tác dụng.
Biến dạng đàn hồi là biến dạng mà khi không còn tác dụng của ngoại lực, vật rắn lấy lại được hình dạng ban đầu.
Giới hạn đàn hồi của vật rắn là giới hạn mà trong đó vật rắn còn giữ được tính đàn hồi.
Biến dạng nén là biến dạng khi vật chịu tác dụng của cặp lực nén ngược chiều nhau, vuông góc với bề mặt của vật và hướng vào phía trong vật.
Biến dạng kéo là biến dạng khi vật chịu tác dụng của cặp lực nén ngược chiều nhau, vuông góc với bề mặt của vật và hướng ra phía ngoài vật.
@6008976@
II. Lực đàn hồi của lò xo. Định luật Hooke.
1. Lực đàn hồi của lò xo
Lực đàn hồi của lò xo là lực từ lò xo nhằm chống lại nguyên nhân làm nó biến dạng, có xu hướng đưa nó về hình dạng và kích thước ban đầu.
Ví dụ: Cho một lò xo bị biến dạng kéo như hình dưới. Cho biết chiều của lực đàn hồi ở lò xo.
Giải:
Do lực tác dụng có chiều hướng ra ngoài lò xo, lực đàn hồi sẽ có chiều ngược lại, hướng vào trong lò xo.
@6009179@
2. Định luật Hooke
Định luật Hooke phát biểu như sau: "Trong giới hạn đàn hồi, độ lớn lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo"
Công thức: \(F_{đh}=k.\left|\Delta l\right|\)
Trong đó:
\(F_{đh}\) là lực đàn hồi của lò xo, đơn vị N
k là độ cứng của lò xo, đơn vị N/m
\(\left|\Delta l\right|=l-l_0\) là độ biến dạng của lò xo, đơn vị m
Lưu ý: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lực đàn hồi vào độ dãn của lò xo có dạng như hình dưới đây. Trong đó, đoạn từ sau điểm A biểu diễn quá trình nằm ngoài giới hạn đàn hồi. Lúc này độ biến dạng của lò xo không tuân theo công thức định luật Hooke
Ví dụ: Một lò xo treo thẳng đứng được treo vật nặng có khối lượng m = 100 g, khi vật cân bằng người ta thấy lò xo dãn ra 5 cm. Tính độ cứng của lò xo. Bỏ qua khối lượng của lò xo, cho g = 10 m.
Giải:
Đổi m=100g = 0,1 kg và 5 cm = 0,05 m
Áp dụng định luật II Newton vào vật khi hệ ở trạng thái cân bằng ta có:
\(\overrightarrow{F_{đh}}+\overrightarrow{P}=\overrightarrow{0}\Leftrightarrow\overrightarrow{F_{đh}}=-\overrightarrow{P}\Leftrightarrow\left|\overrightarrow{F_{đh}}\right|=\left|\overrightarrow{P}\right|\Leftrightarrow F_{đh}=P\)
Lại có: \(F_{đh}=k.\left|\Delta l\right|=k.0,05\left(N\right)\) và \(P=m.g=0,1.10=1\left(N\right)\)
\(\Rightarrow0,05.k=1\Leftrightarrow k=20\) (N/m)
Vậy độ cứng của lò xo là 20 N/m.
@6009251@