Cách tính Lực đàn hồi của Con lắc Lò xo, Công thức Định luật Húc (Hooke) và bài tập – Vật lý 10 bài 12
Cách tính Lực đàn hồi của Con lắc Lò xo, Công thức Định luật Húc ( Hooke ) và bài tập – Vật lý 10 bài 12Ở lớp trước những em đã biết, Lực kế là dụng cụ do lực và bộ hầu hết của nó là một lò xo. Tuy nhiên, những em chưa biết tại sao lò xo lại được ứng dụng vào việc sản xuất lực kế và nó dựa trên định luật vật lý nào để tính lực .
Bạn đang xem: Hệ số đàn hồi của lò xo
Bài viết này tất cả chúng ta cùng đi tìm hiểu và khám phá Lực đàn hồi của con lắc lò xo, Công thức định luật Húc được tính ra làm sao ? Định luật Húc được phát biểu thế nào ? ứng dụng của định luật Hooke là gì ? để giải đáp những vướng mắc trên .
I. Hướng và điểm đặt của Lực đàn hồi của con lắc lò xo
– Lực đàn hồi Open ở 2 đầu của lò xo và tính năng vào những 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 khối lượng P. vào lò xo thì lò xo dãn ra, khi ở vị trí cân đối 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 tác dụng thu được từ một lần làm thí nghiệm
| 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 khối lượng của tải vượt quá một giá trị nào đó gọi là số lượng giới hạn đàn hồi thì độ dãn của lò xo sẽ không còn tỉ lệ với khối 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 lực đàn hồi của lò xo (Công thức định luật Húc):– Trong số lượng 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 chức năng 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 trong thực tiễn đó là làm những vận dụng như ghế sofa, ghế xoay, đệm lò xo, …
4. Chú ý
– Đối với dây cao su đặc hay dây thép, lực đàn hồi chỉ Open 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 xob ) dây cao su đặc, dây thépc ) 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 .Xem thêm : Phim 12 Chòm Sao Vẽ Đường Cho Yêu Chạy “, 12 Chòm Sao Vẽ Đường Cho Yêu Chạy+ 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 vậtc ) 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 số lượng 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 ( gồm có 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 đối trọng tải P. cân đối 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. 1,5 N / 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 đối 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. 18 cm ; B. 40 cm ; C. 48 cm ; D. 22 cm ;
° Lời giải bài 5 trang 74 SGK Vật Lý 10:
¤ Chọn đáp án : A. 18 cm .- Độ biến dạng của lò xo khi bị nén bởi lực có độ lớn F1 = 5N là 😐 Δl | = | l1 – l0 | = | 24 – 30 | = 6 cm- Độ biến dạng của lò xo khi bị nén bởi lực có độ lớn F2 = 10N = 2F1 là 😐 Δl2 | = 2 | Δl1 | = 2. 6 = 12 cm- Chiều dài dò xo khi bị nén bởi lực 10N là :l1 = l0 – Δl2 = 30 – 12 = 18 cm
* 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 khối lượng chưa biết .
° Lời giải bài 6 trang 74 SGK Vật Lý 10:
a ) Khi treo vật có khối lượng 2 ( N ), ở vị trí cân đối lò xo dãn Δl1 = 10 ( mm ) = 0,01 ( cm ), ta có :
b ) Khi treo vật có khối lượng P2, tại vị trí cân đối, lò xo dãn Δl2 = 80 ( mm ) = 0,08 ( cm ), ta có :
