Công thức độ biến dạng của lò xo lớp 10

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 ThuThuat nhé.

Bạn đang xem: Công thức tính độ biến dạng của lò xo

Video tính độ biến dạng của lò xo tại vị trí cân bằng

I. Hướng và điểm đặt của Lực đàn hồi của con lắc lò xo và công thức tính độ biến dạng của 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

• 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

• Công thức tính lực đàn hồi của lò xo (Công thức 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.

– 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:

(độ cứng của con lắc 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).

Article post on: edu.dinhthienbao.com

* 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:

Article post on: edu.dinhthienbao.com

+ 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:

Article post on: edu.dinhthienbao.com

– 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:

Article post on: edu.dinhthienbao.com

Bạn đang đọc bài viết từ chuyên mục Vật lý tại website https://edu.dinhthienbao.com.

Trong bài viết dưới đây, chúng tôi sẽ chia sẻ lý thuyết và công thức tính lực đàn hồi của lò xo ( Định luật Húc) kèm theo các bài tập có lời giải chi tiết giúp bạn củng cố lại kiến thức để áp dụng vào làm bài tập nhanh chóng và chính xác nhé

Hướng và điểm đặt lực đàn hồi của lò xo

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

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:

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.

Công thức tính lực đàn hồi của lò xo ( Công thức định luật Húc)

Trong giới hạn đàn hồi, độ lớn lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo. Biểu thức định luật Húc:

Fđh = k.|Δl| = k |l – l0|

Trong đó:

Khi lò xo treo thẳng đứng, một đầu gắn cố định, đầu còn lại treo vật m, ở trạng thái vật m nằm cân bằng: Fđh = P= mg

Công thức tính độ cứng của lò xo: k = mg/Δl

Lưu ý:

Tham khảo thêm:

Bài tập tính lực đàn hồi của lò xo ( Định luật Húc)

Ví dụ 1: 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?

Lời giải

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 = Fđh = k.Δl ⇒ k = Fk /Δl = 4,5 : 0,03 = 150 N/m

Ví dụ 2: 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:

a) Khi treo vật có trọng lượng 2 N, ở vị trí cân bằng lò xo dãn Δl1 = 10 mm = 0,01 m ta có:

P1 = Fđh2 = k.Δl1 ⇒ k = Fđh2 /Δl1 = 2 : 0,01 = 200 N/m

b) Khi treo vật có trọng lượng P2, tại vị trí cân bằng, lò xo dãn Δl2 = 80 mm = 0,08 m , ta có:

P2 = Fđh = k.Δl2 = 200.0,08 = 16(N)

Ví dụ 3: 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?

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

Ví dụ 4: Trong giới hạn đàn hồi của một lò xo treo thẳng đứng đầu trên gắn cố định. Treo vật khối lượng 800g thì lò xo dài 24 cm; treo vật khối lượng 600g lò xo dài 23 cm. Lấy g = 10 m/s2. Tính chiều dài của lò xo khi treo vật có khối lượng 1,5 kg

Lời giải

Khi treo vật m1 = 800g = 0,8 kg:

k |l1 – l0| = m1.g ⇒ k |0,24 – lo| = 8 (1)

Khi treo vật khối lượng m2 = 600g = 0,6 kg

k |l2 – l0| = m2.g ⇒ k |0,23 – lo| = 6 (2)

Giải (1) và (2) ⇒ l0 = 20 cm hoặc l0 = 164/7 cm

Vì đầu trên gắn cố định nên khi treo vật vào, lò xo sẽ dãn ⇒ l0 > 23 cm

Vậy l0 = 20 cm = 0,2 m

⇒ k = 200 N/m

Khi treo vật m3 = 1,5 kg

k |l3 – l0 | = m3.g ⇒ 200.(l3 – 20) = 1,5.10 ⇒ l3 = 27,5 cm

Ví dụ 5: Treo vật 200g vào lò xo có một đầu gắn cố định chiều dài 34 cm; treo thêm vật 100g thì lò xo dài 36 cm. Tính chiều dài ban đầu của lò xo và độ cứng của lò xo, lấy g = 10 m/s2

Lời giải

Vì treo thêm vật nặng mà chiều dài lò xo lớn hơn suy ra đầu trên lò xo gắn cố định và chiều dài ban đầu l0 < 34 cm

+ Khi treo vật có khối lượng m1 = 0,2 kg:

k |l1 – l0| = m1g ⇒ k |0,34 – l0| = 2 (1)

+Khi treo thêm vật có khối lượng m2 = 0,1 kg:

k |l2 – l0| = (m1 + m2 )g ⇒ k |0,36 – l0| = 3 (2)

Giải (1) và (2) ⇒ l0 = 0,3 m hoặc l0 = 0,348 m

Áp dụng điều kiện l0 < 0,34 m ⇒ l0 = 0,3 m và k = 50 N/m

Hy vọng sau khi đọc xong bài viết của chúng tôi các bạn có thể nhớ được công thức tính lực đàn hồi của lò xo (công thức định luật Húc) để áp dụng vào làm bài tập nhé

Đánh giá bài viết

XEM THÊM

Công thức định luật bảo toàn khối lượng và bài tập có lời giải từ A – Z

Công thức định luật Sác – lơ và bài tập có lời giải từ A – Z