Công thức tính độ lớn lực đàn hồi là

Định luật Hooke:

1.Phát biểu

- Trong giới hạn đàn hồi, độ lớn lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo.

2.Đặc điểm

- Phương của lực: lực đàn hồi có phương dọc trục lò xo.

- Chiều của lực:

     + Lực đàn hồi ở đầu không cố định ngược chiều với chiều biến dạng của lò xo [hướng về vị trí không biến dạng].

     + Lực đàn hồi tác dụng lên hai đầu có cùng độ lớn nhưng ngược hướng nhau .

- Độ lớn: tuân theo định luật Hooke.

- Dấu trừ trong công thức Fđh→=-k.∆l→ thể hiện lực đàn hồi luôn chống lại tác nhân gây ra biến dạng của nó.

- Nếu chỉ tính độ lớn ta có Fđh=k.∆l

Chú thích:

Fđh: lực đàn hồi [N].

k: độ cứng lò xo [N/m].

∆l: độ biến dạng của lò xo [m]

Lực đàn hồi là lực sinh ra khi vật đàn hồi bị biến dạng. Chẳng hạn, lực gây ra bởi một lò xo khi nó bị nén lại hoặc kéo giãn ra. Lực đàn hồi có xu hướng chống lại nguyên nhân sinh ra nó. Tức là nó có xu hướng đưa vật trở lại trạng thái ban đầu khi chưa bị biến dạng.

Độ lớn của lực đàn hồi, khi biến dạng trong giới hạn đàn hồi, có thể được xác định gần đúng theo định luật Hooke:

F đh = k | Δ l | {\displaystyle F_{\text{đh}}=k|\Delta l|}

trong đó Δ l {\displaystyle {\ce {\Delta l}}}

là độ biến dạng và k {\displaystyle {\ce {k}}}

là hệ số đàn hồi [hay độ cứng] của vật. Định luật này chính xác với những vật dụng như lò xo. Với những vật thể như miếng cao su hay chất dẻo thì sự phụ thuộc giữa lực đàn hồi vào biến dạng có thể phức tạp hơn.

Lực đàn hồi là tương tác giữa các phân tử hay nguyên tử, tức là lực điện từ giữa các electron và proton bên trong vật đàn hồi.

Giới hạn đàn hồi

Khi độ biến dạng lớn đến một giá trị nào đó thì lực đàn hồi không xuất hiện nữa và ta gọi giá trị này là giới hạn đàn hồi,nếu vượt quá mức giới hạn đàn hồi đó, lúc đó vật bị biến dạng sẽ không thể trở về được hình dạng ban đầu, sau khi không chịu được tác động làm biến dạng.

1/ Lực đàn hồi

Biến dạng đàn hồi là những biến dạng có khả năng khôi phục lại hình dạng ban đầu khi chưa có lực tác dụng vào.Lực xuất hiện khi vật bị biến dạng có tác dụng khôi phục lại hình dạng ban đầu gọi là lực đàn hồi. Lực đàn hồi có điểm đặt vào vật bị biến dạng, cùng phương, ngược chiều có độ lớn bằng độ lớn của lực tác dụng tại thời điểm xuất hiện.Khi lực tác dụng vào vật quá lớn vật mất khả năng khôi phục lại hình dạng ban đầu ta nói lực tác dụng vượt qua giới hạn đàn hồi của vật liệu.Lực đàn hồi của lo xo xuất hiện ở cả hai đầu của lò xo và tác dụng vào vật tiếp xúc với nó làm biến dạng.

2/ Lực đàn hồi của lò xo:

Một lò xo treo thẳng đứng khối lượng không đáng kể, chiều dài ban đầu của lò xo khi chưa biến dạng là lo; Treo vào lò xo một vật nặng có khối lượng m khi đó chiều dài của lò xo là l. Độ biến dạng của lò xo là Δl=l - lo

Treo thêm các quả nặng có khối lượng giống nhau người ta nhận thấy rằng ứng với vật có khối lượng m lò xo biến dạng một đoạn là Δl; khi khối lượng của vật treo là 2m thì lò xo biến dạng một đoạn là 2Δl …

Gia tốc trọng trường là không đổi, lực tác dụng vào lò xo là trọng lực P=mg, theo định luật III Newton ta có Fđh=P => độ lớn của lực đàn hồi tỉ lệ thuận với độ biến dạng Δl của lò xo. Tiến hành thí nghiệm tương tự với trường hợp lò xo bị nén.

Đặc điểm của lò xo là độ biến dạng của lò xo càng lớn thì lực đàn hồi càng lớn và ngược lại.

*Cách tính độ biến dạng của lò xo: l-lo.

-Trong đó: l là chiều dài khi biến dạng của lò xo và lo là chiều dài tự nhiên của lò xo.

Định luật Húc [Hooke]: Trong giới hạn đàn hồi, lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo

Biểu thức định luật Húc [Hooke]

Fđh=k|Δl|

Trong đó

• k: hệ số đàn hồi hay độ cứng của lò xo [N/m]
• Fđh: lực đàn hồi [N]
• Δl=l - lo: độ biến dạng của lò xo [m]
• Δl > 0: lò xo chịu biến dạng giãn
• Δl < 0: lò xo chịu biến dạng nén

3/ Lực đàn hồi của sợi dây [lực căng dây]

Khi một sợi dây bị kéo căng nó sẽ tác dụng lên hai vật gắn với đầu dây. Trong trường hợp này lực đàn hồi được gọi là lực căng dây. Lực căng dây có điểm đặt và hướng giống như lực đàn hồi.

4/ Chú ý

Đối với các mặt tiếp xúc bị biến dạng khi ép vào nhau thì lực đàn hồi có phương vuông góc với mặt tiếp xúc.

Ứng dụng của lực đàn hồi

Lực đàn hồi là cơ sở để tạo ra lực kế và các cân lò xo. Nó còn được ứng dụng để xác định khối lượng ở trạng thái không trọng lượng.

• Một số ví dụ về biến dạng đàn hồi

một loại vật liệu chịu biến dạng đàn hồi uốn cong, lực đàn hồi có xu hướng lấy lại hình dạng ban đầu cho vật​ Lò xo bị biến dạng đàn hồi nén, lực đàn hồi xuất hiện có xu hướng kéo giãn lò xo trở lại hình dạng ban đầu

Xem Thêm

• Lực

Tham khảo

Bài viết này vẫn còn sơ khai. Bạn có thể giúp Wikipedia mở rộng nội dung để bài được hoàn chỉnh hơn. x t s

Lấy từ “//vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Lực_đàn_hồi&oldid=68298431”

Lực đàn hồi của lò xo là một trong những kiến thức cơ bản của vật lý lớp 10 nhưng được vận dụng rất nhiều trong các đề thi hiện nay. Sau đây, THPT CHUYÊN LAM SƠN chia sẻ lý thuyết lực đàn hồi của lò xo là gì? Định luật Húc và công thức tính lực đàn hồi của lò xo kèm theo bài tập trong bài viết dưới đây

Lực đàn hồi là gì?

Lực đàn hồi chính là lực được sinh ra khi vật đàn hồi bị biến dạng.

Ví dụ: Lực gây ra bởi một chiếc lò xo khi nó bị đè nén hoặc bị kéo giãn ra.

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. Còn khi bị nén, lực đàn hồi của lò xo hướng ra ngoài.

Tham khảo thêm:

Công thức tính lực đàn hồi của lò xo – Định luật Húc

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.

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.

Fđh = k.Δl

Trong đó:

• Fđh là độ lớn của lực đàn hồi [N]
• k là độ cứng hay hệ số đàn hồi của lò xo [N/m]
• Δl là độ biến dạng của lò xo [m]

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 ⇒ k.| Δl | = mg

Cắt lò xo: Lò xo có độ cứng k0 chiều dài l0 cắt thành hai lò xo có k1; l1 và k2; l2 thì k0l0 = k1l1 = k2l2

Ghép lò xo:

+ Hai lò xo ghép nối tiếp:

Độ cứng: k = k1 + k2

Tương tự với nhiều lò xo ghép song song:

k = k1 + k2 + … + kn

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 các mặt tiếp xúc bị biến dạng khi ép vào nhau thì lực đàn hồi có phương vuông góc với mặt tiếp xúc.

Bài tập tính lực đàn hồi của lò xo thường gặp

Dạng 1: Xác định lực đàn hồi, độ biến dạng, độ cứng, chiều dài của lò xo

Sử dụng biểu thức định luật Húc: Fdh = k|Δl| = k|l − l0|

=> Các đại lượng cần tìm. Trong đó:

• Fdh: độ lớn lực đàn hồi [N]
• k: độ cứng của lò xo
• l0: chiều dài ban đầu của lò xo [m]
• l: chiều dài của lò xo sau khi bị biến dạng [m]
• Δl: độ biến dạng của lò xo [m]
• Δl = l−l0: khi lò xo bị dãn
• Δl = l0−l: khi lò xo bị nén

Ví dụ 1: 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| = m1g ⇒ k |0,24 – l0| = 8 [1]

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

k |l2 – lo| = m2g ⇒ 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 – lo | = m3g ⇒ 200.[l3 – 20] = 1,5.10 ⇒ l3 = 27,5 cm

Ví dụ 2: 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

Dạng 2: Treo vật vào lò xo

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, ta có:

Fdh = P ⇔ k|Δl| = mg

Ví dụ 1: Một quả cân có khối lượng m = 100g treo vào đầu dưới của một lò xo nhẹ, đầu kia của lò xo gấn trên giá treo. Cho g =10m/s2. Khi vật cân bằng thì lực của lò xo tác dụng lên vật là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

Vật chịu tác dụng của trọng lực→P và lực đàn hồi →Fdh

Khi vật nằm cân bằng ta có:

Fdh = P = mg = 0,1.10 = 1N

Dạng 3: Cắt, ghép lò xo

1. Cắt lò xo

Lò xo có độ cứng k0, chiều dài l0 cắt thành hai lò xo có độ cứng và chiều dài lần lượt là: k1; l1 và k2; l2. Khi đó, ta có: k0l0 = k1l1 = k2l2

– Hai lò xo ghép song song:

+ Độ cứng: k = k1 + k2

+ Tương tự với nhiều lò xo ghép song song: k = k1 + k2 +…+ kn

Ví dụ: Một lò xo có độ dài l = 50cm, độ cứng k = 50N/m. Cắt lò xo làm hai phần có chiều dài lần lượt là
l1 = 20cm, l2 = 10cm. Tìm độ cứng của mỗi đoạn.

Lời giải

Ta có: kl = k1l1 = k2l2 ⇔ 50.0,5 = k1.0,2 = k2.0,1

Hy vọng với những thông tin mà chúng tôi vừa chia sẻ có thể giúp các bạn nắm được công thức tính lực đàn hồi, định luật Húc để áp dụng vào làm bài tập nhanh chóng!