Giải Vật Lí 10 Bài 2: Sự biến dạng
Biến dạng được phân loại như thế nào?
Lời giải:
Biến dạng được phân loại thành:
+ Biến dạng nén: chiều dài của vật ngắn lại.
+ Biến dạng kéo: chiều dài của vật tăng lên.
I. Biến dạng kéo và biến dạng nén
Lời giải:
+ Ở hình b thanh cao su bị biến dạng nén: hình dạng thanh cao su phồng lên ở giữa thanh, chiều dài bị ngắn lại.
+ Ở hình c thanh cao su bị biến dạng kéo: hình dạng thanh cao su bị lõm ở giữa thanh, chiều dài tăng lên.
II. Định luật Hooke (Húc)
Lời giải:
Từ bảng kết quả, ta thấy:
Trọng lượng vật và độ giãn tỉ lệ thuận với nhau theo một hệ số tỉ lệ xác định.
Lời giải:
Lực kéo tác dụng lên lò xo bằng với lực đàn hồi.
Suy ra:
Luyện tập 2 trang 116 Vật Lí 10: Bảng dưới đây là số liệu của một thí nghiệm về độ giãn lò xo:
Trọng lượng (N) |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
Chiều dài (mm) |
100 |
110 |
120 |
130 |
140 |
155 |
180 |
Độ giãn (mm) |
? |
? |
? |
? |
? |
? |
? |
a) Độ dài tự nhiên của lò xo là bao nhiêu?
b) Hoàn thành bảng số liệu.
c) Vẽ đồ thị độ biểu diễn mối quan hệ của trọng lượng của vật và độ giãn của lò xo.
d) Đánh dấu điểm giới hạn đàn hồi trên đồ thị.
e) Vùng nào trên đồ thị là vùng mà độ giãn tỉ lệ với trọng lượng?
f) Trọng lượng là bao nhiêu để độ giãn lò xo là 15 mm?
g) Trọng lượng là bao nhiêu để lò xo khi giãn ra có độ dài 125 mm?
Lời giải:
a) Độ dài tự nhiên của lò xo là chiều dài khi chưa treo vật (ứng với trọng lượng bằng 0)
Khi đó:
b) Hoàn thành bảng số liệu.
Độ giãn:
Trọng lượng (N) |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
Chiều dài (mm) |
100 |
110 |
120 |
130 |
140 |
155 |
180 |
Độ giãn (mm) |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
55 |
80 |
c) Đồ thị độ biểu diễn mối quan hệ của trọng lượng của vật và độ giãn của lò xo.
d) Đánh dấu điểm giới hạn đàn hồi trên đồ thị.
Ta thấy trọng lượng và độ giãn của lò xo tỉ lệ thuận với nhau đến khi trọng lượng của vật bằng 4 N. Khi trọng lượng của vật bằng 5 N thì độ giãn không tỉ lệ thuận với trọng lượng nữa. Vậy điểm giới hạn đàn hồi là điểm có tọa độ (40; 4).
e) Vùng trên đồ thị là vùng mà độ giãn tỉ lệ với trọng lượng là vùng được tô màu đỏ.
f) Xét trong giới hạn đàn hồi của lò xo. Chỉ cần xét một trường hợp là có thể tính được độ cứng của lò xo.
Khi đó:
Khi độ giãn lò xo là 15 mm thì lực đàn hồi có độ lớn là:
Khi lò xo nằm cân bằng tại độ giãn 15 mm ta có trọng lượng vật bằng độ lớn lực đàn hồi
P” = F’ = 1,5N
g) Khi lò xo có độ dài 125 mm thì độ giãn của lò xo là:
Khi lò xo ở trạng thái cân bằng, trọng lượng của lò xo khi đó bằng với lực đàn hồi của lò xo:
a) Lò xo nào có độ cứng lớn nhất?
b) Lò xo nào có độ cứng nhỏ nhất?
c) Lò xo nào không tuân theo định luật Hooke?
Lời giải:
Dựa vào công thức:
Nếu với cùng một độ giãn thì:
+ Độ cứng lò xo lớn nhất khi lực tác dụng vào lò xo lớn nhất.
+ Độ cứng lò xo nhỏ nhất khi lực tác dụng vào lò xo nhỏ nhất.
Từ cùng một độ giãn ta kẻ đường thẳng song song với trục lực tác dụng lên lò xo, cắt các đường biểu diễn lò xo tại các điểm 1, 2, 3 tương ứng. Từ các điểm 1, 2, 3 ta kẻ các đường thẳng song song với trục độ giãn cắt trục lực tại đâu chính là độ lớn của lực tác dụng vào lò xo tại độ giãn đó.
a) Ta thấy tại cùng một độ giãn, lực tác dụng lên lò xo D là lớn nhất.
Lò xo D có độ cứng lớn nhất.
b) Ta thấy tại cùng một độ giãn, lực tác dụng lên lò xo A là nhỏ nhất
Lò xo A có độ cứng nhỏ nhất.
c) Theo định luật Hooke thì trong giới hạn đàn hồi, độ lớn lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo, đồ thị thu được là một đường thẳng.
Từ đồ thị ta thấy lò xo A và C không tuân theo định luật Hooke.
Lời giải:
Chiếc tàu thủy neo tại một nơi trên đường xích đạo. Khi Trái Đất tự quay quanh trục thì coi như chiếc tàu chuyển động tròn đều với bán kính R = 6400 km với chu kì là T = 24 giờ.
Tốc độ của tàu:
Tốc độ góc:
a) Tốc độ trên quỹ đạo của Hỏa Tinh.
b) Gia tốc hướng tâm của Hỏa Tinh.
c) Lực hấp dẫn mà Mặt Trời tác dụng lên Hỏa Tinh.
Lời giải:
a) Tốc độ trên quỹ đạo của Hỏa Tinh.
b) Gia tốc hướng tâm của Hỏa Tinh.
c) Lực hấp dẫn mà Mặt Trời tác dụng lên Hỏa Tinh đóng vai trò là lực hướng tâm.
Lời giải:
Khi viên đá được quay thành hình tròn trong mặt phẳng ngang.
Lực căng dây đóng vai trò lực hướng tâm, sợi dây đứt khi lực căng dây vượt quá 0,8 N tức là lực căng dây lúc này thắng được lực hướng tâm. Để viên đá quay với tốc độ tối đa mà sợi dây chưa bị đứt tức là lực hướng tâm cực đại = 0,8 N.
Lời giải:
Khi vật chuyển động tròn với tốc độ không đổi:
+ Động năng không đổi về độ lớn, là giá trị đại số không có phương, chiều.
+ Động lượng không đổi về độ lớn, có hướng cùng hướng với vận tốc tại mỗi điểm.
+ Lực hướng tâm có độ lớn không đổi, hướng luôn hướng về tâm quỹ đạo chuyển động.
+ Gia tốc hướng tâm có độ lớn không đổi, hướng luôn hướng về tâm quỹ đạo.
Lời giải:
Lò xo bị nén là do trọng lượng của vật nén xuống.
Khi vật nằm tại vị trí cân bằng, độ lớn lực đàn hồi của lò xo bằng với trọng lượng của vật khi đó:
Xem thêm lời giải bài tập SGK Vật lí lớp 10 Cánh diều hay, chi tiết khác:
Bài 1: Động lượng và định luật bảo toàn động lượng