Giải Vật Lí 10 Bài 33: Biến dạng của vật rắn
Lời giải:
Trò chơi Bungee được thực hiện dựa trên hiện tượng biến dạng đàn hồi của dây treo. Khi nhảy xuống, trọng lực của người sẽ kéo dây dãn ra. Đến một giới hạn nào đó, khi dây đã giãn hết cỡ, nó sẽ kéo người chơi bật lại, tạo độ nảy cho cú nhảy và làm tăng cảm giác mạnh cho người chơi.
I. Biến dạng đàn hồi. Biến dạng kéo và biến dạng nén
Hoạt động trang 128 Vật Lí 10: Hãy làm các thí nghiệm về biến dạng sau đây:
- Ép quả bóng cao su vào bức tường (Hình 33.1a).
- Nén lò xo dọc theo trục của nó (Hình 33.1b).
- Kéo hai đầu lò xo dọc theo trục của nó (Hình 33.1c).
- Kéo cho vòng dây cao su dãn ra (Hình 33.1d).
Trong mỗi thí nghiệm trên, em hãy cho biết:
- Lực nào làm vật biến dạng?
- Biến dạng nào là biến dạng kéo? Biến dạng nào là biến dạng nén?
- Mức độ biến dạng phụ thuộc vào yếu tố nào?
Lời giải:
- Hình 33.1a: Lực nén của tay làm cho quả bóng bị biến dạng.
- Hình 33.1b: Lực nén của tay làm cho lò xo bị biến dạng.
- Hình 33.1c: Lực kéo của tay làm cho lò xo bị biến dạng.
- Hình 33.1d: Lực kéo của tay làm cho vòng dây cao su bị biến dạng.
Hoạt động trang 128 Vật Lí 10: Hãy làm các thí nghiệm về biến dạng sau đây:
- Ép quả bóng cao su vào bức tường (Hình 33.1a).
- Nén lò xo dọc theo trục của nó (Hình 33.1b).
- Kéo hai đầu lò xo dọc theo trục của nó (Hình 33.1c).
- Kéo cho vòng dây cao su dãn ra (Hình 33.1d).
Trong thí nghiệm với lò xo và vòng dây cao su, nếu lực kéo quá lớn thì khi thôi tác dụng lực, chúng có trở về hình dạng, kích thước ban đầu được không?
Lời giải:
Trong thí nghiệm với lò xo và vòng dây cao su, nếu lực kéo quá lớn (lớn hơn giới hạn đàn hồi của vật) thì khi thôi tác dụng lực, chúng không thể trở về hình dạng, kích thước ban đầu được.
II. Lực đàn hồi. Định luật Hooke
- Hãy thể hiện kết quả trên đồ thị về sự phụ thuộc của lực đàn hồi vào độ biến dạng của lò xo.
- Thảo luận và nhận xét kết quả thu được.
Lời giải:
- Để tìm mối quan hệ giữa độ lớn của lực đàn hồi và độ biến dạng của lò xo ta bố trí thí nghiệm như hình vẽ.
- Tiến hành thí nghiệm:
+ Treo lò xo theo phương thẳng đứng vào giá thí nghiệm. Đo chiều dài tự nhiên của lò xo (l0).
+ Lần lượt treo các quả nặng có khối lượng khác nhau vào lò xo, đo chiều dài của lò xo khi đó để xác định được độ giãn.
+ Sau khi tiến hành thí nghiệm, ta thu được bảng số liệu bên dưới:
|
Trọng lượng (N) |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
Chiều dài (mm) |
100 |
110 |
120 |
130 |
140 |
158 |
172 |
|
Độ giãn (mm) |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
58 |
72 |
Trong đó:
Lực đàn hồi: Fđh = P = m.g
Độ biến dạng của lò xo: ∆l = l - lo
Đồ thị biểu diễn mối quan hệ của lực đàn hồi của vật và độ giãn của lò xo.
Ta thấy lực đàn hồi và độ giãn của lò xo tỉ lệ thuận với nhau đến khi trọng lượng của vật bằng 4N. Khi trọng lượng của vật bằng 5N thì độ giãn không tỉ lệ thuận với trọng lượng nữa. Vậy điểm giới hạn đàn hồi là điểm có tọa độ (40; 4).
Câu hỏi 1 trang 129 Vật Lí 10: Em hãy cho biết loại biến dạng trong mỗi trường hợp sau:
a) Cột chịu lực trong tòa nhà.
b) Cánh cung khi kéo dây cung.
Lời giải:
a) Cột chịu lực trong tòa nhà chịu tác dụng của cặp lực nén ngược chiều nhau, vuông góc với bề mặt của cột và hướng vào phía trong cột Đây là biến dạng nén.
b) Cánh cung khi kéo dây cung chịu tác dụng của cặp lực kéo ngược chiều nhau, vuông góc với bề mặt của cánh cung và hướng ra phía ngoài cánh cung Đây là biến dạng kéo.
Câu hỏi 2 trang 129 Vật Lí 10: Tìm thêm ví dụ về biến dạng nén và biến dạng kéo trong đời sống.
Lời giải:
- Biến dạng kéo:
+ Dây kéo co.
+ Dây treo chậu cây cảnh.
- Biến dạng nén:
+ Tường nhà.
+ Trụ cầu.
Lời giải:
- 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: k = = 100 N/m
- Khối lượng lò xo cần rất nhỏ so với khối lượng của các vật nặng treo vào nó vì nếu khối lượng của lò xo đủ lớn thì khi cân bằng lực đàn hồi không bằng trọng lượng của vật nữa, mà phải tính thêm cả trọng lượng của lò xo, dẫn đến biểu thức tính độ cứng của lò xo sai lệch.
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:
Từ 1 điểm bất kì trên trục nằm ngang, kẻ một đường thẳng song song với trục F cắt các đường biểu diễn tại các điểm khác nhau.
a) Với cùng một giá trị ∆l lực đàn hồi tác dụng lên lò xo C lớn nhất => Lò xo C có độ cứng lớn nhất.
b) Với cùng một giá trị ∆l lực đàn hồi tác dụng lên lò xo A nhỏ nhất => Lò xo A có độ cứng nhỏ nhất.
c) Lò xo A không tuân theo định luật Hooke vì đường biểu sự phụ thuộc của lực đàn hồi F vào độ biến dạng ∆ℓ không phải là đường thẳng.
Lời giải:
Về cơ bản, bộ giảm xóc trong xe máy sẽ hoạt động như sau:
- Khi di chuyển qua đoạn đường xóc, có chướng ngại vật sẽ tác động lực lên ti phuộc và đi vào vỏ phuộc. Lúc này, lò xo giảm chấn sẽ bị nén lại và hấp thụ lực vừa truyền lên.
- Sau khi hấp thụ lực, lò xo sẽ trở lại trạng thái ban đầu và giãn ra một đoạn để giải phóng năng lượng. Quá trình này sẽ lặp đi lặp lại đến khi trở lại vị trí cân bằng.
- Ống sáo trong ti phuộc sẽ làm giảm dao động đàn hồi cho bánh trước bằng cách ép dầu qua các lỗ tiết lưu nhỏ bên hông ống sáo.
- Lò xo phụ sẽ hấp thụ phản lực của lò xo chính và tạo ra lực đàn hồi cho lò xo.
- Phốt chắn bụi và chắn dầu sẽ cản trở các yếu tố từ môi trường ảnh hưởng đến phuộc kín bên trong.
Xem thêm lời giải bài tập SGK Vật Lí lớp 10 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:
Bài 29: Định luật bảo toàn động lượng
Bài 30: Thực hành: Xác định động lượng của vật trước và sau va chạm
Bài 31: Động học của chuyển động tròn đều
