Bài 4. Lực đàn hồi của lò xo. Định luật Húc

Giới thiệu bài học

Bài giảng Lực đàn hồi của lò xo. Định luật Húc sẽ cho em có cái nhìn chi tiết về những kiến thức cơ bản:

• Đặc điểm của lực đàn hồi của lò xo về điểm đặt và hướng
• Định luật Húc
• Công thức của lực đàn hồi của lò xo.

Nội dung bài học

I. Tóm tắt lý thuyết trong bài giảng

1. Hướng và điểm đặt của 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
• Bị dãn: F_dh hướng theo trục của lò xo vào phía trong
• Bị nén: F_dh hướng theo trục của lò xo ra ngoài.

2. Độ lớn của lực đàn hồi của lò xo - ĐL 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:  F_dh = k|∆l|
• k là độ cứng (hay hệ số đàn hồi) của lò xo, N/m; 
• ∆l = |l – l₀| là độ biến dạng của lò xo.
• Dây cao su, dây thép…khi bị kéo lực đàn hồi được gọi là lực căng.
• Các mặt tiếp xúc bị biến dạng khi bị ép, lực đàn hồi có phương vuông góc với mặt tiếp xúc.

II. Ví dụ trong bài giảng

VD1.   Một lò xo có độ cứng 200N/m, bị biến dạng một đoạn 5cm khi chịu lực tác dụng.

1. Tính lực tác dụng vào lò xo.
2. Nếu treo vật 200g vào thì lò xo thì độ dãn là bao nhiêu, g = 10m/s²?

Giải.

a. F = F_dh = k|∆l| = 200.0,05 = 10N

b. F_đh = P ; k|∆l’| = mg

|∆l’|= mg/k = 0,2.10/200 = 0,01m = 1cm

VD2: Một lò xo có chiều dài tự nhiên 25cm, độ cứng 100N/m. Lấy g = 10 m/s² .

1. Phải treo vật có khối lượng là bao nhiêu để lò xo có chiều dài 30cm.
2. Khi treo vật 200g thì lò xo có chiều dài bao nhiêu?

Giải.

1. F_đh1 = P_{1 ;} k(l₁ – l₀) = m₁g

 m₁ = k(l₁ – l₀)/g = 100.(0,3 – 0,25)/10 = 0,5kg

      2. F_đh2 = P_{2 ;} k(l₂ – l₀) = m₂g

 l₂ = l₀ + m₂g/k = 0,25 + 0,2.10/100 =0,27m

VD 3: Một lò xo có chiều dài tự nhiên l₀, khi treo vật m₁ = 100g vào thì chiều dài của lò xo là 31cm, nếu treo thêm vật m₂ =100g vào thì độ dài của lò xo là 32cm. g = 10m/s². Xác định độ cứng và chiều dài tự nhiên của lò xo?

Giải.

F_đh1  = P_{1 ;} k(l₁ – l₀) = m₁g (1)

F_dh2 = P₁ + P_{2 ;} k(l₂ – l₀) = (m₁+m₂)g (2)

(1) và (2) ; (l₂ – l₁) = m₂g

 k = m₂g/(l₂ – l₁) = 0,1.10/0,01 = 100N/m