Tính chất cơ bản của một lò xo là gì? hai lò xo cùng chiều dài nhưng làm bởi hai loại vật liệu khác nhau thì có đặc tính khác nhau như thế nào khi chịu lực tác dụng?
Trong bài này, chúng ta sẽ tìm hiểu định luật Hooke (Húc) là gì? Công thức tính định luật Hooke như nào? vận dụng công thức định luật Húc vào bài tập ví dụ ra sao?...
1. Mối liên hệ giữa lực đàn hồi và độ biến dạng của lò xo
Thí nghiệm khảo sát lực đàn hồi và độ biến dạng của lò xo
→ Kết luận: Trong giới hạn đàn hồi, lò xo có độ dãn tỉ lệ thuận với lực tác dụng. Hệ số tỉ lệ đặc trưng cho mỗi lò xo và được gọi là độ cứng (hệ số đàn hồi) của lò xo.
2. Định luật HOOKE (Húc)
a) Định luật Hooke, công thức định luật Hooke
Trong giới hạn đàn hồi, độ lớn lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo theo biểu thức:
Trong hệ SI, đơn vị của độ cứng k là: N/m
Với
Trong đó:
l là chiều dài của lò xo tại vị trí cân bằng,
l0 là chiều dài tự nhiên của lò xo khi chưa biến dạng
b) Vận dụng định luật Hooke
* Ví dụ: Một lò xo có chiều dài tự nhiên bằng 20cm được treo thẳng đứng vào một điểm cố định. Khi treo vào đầu còn lại một vật nặng có khối lượng 500g, lò xo có chiều dài 22cm khi vật ở vị trí cân bằng. Lấy g = 9,8m/s2
i) Tính độ cứng của lò xo
ii) Để giữa vật nặng cố định tại vị trí lò xo có chiều dài 19cm, cần tác dụng một lực nâng vào vật theo phương thẳng đứng có độ lớn bằng bao nhiêu?
* Lời giải:
i) Độ dãn của lò xo khi vật nặng ở vị trí cân bằng
Δl = l - l0 = 22 - 20 = 2(cm)
Khi này, lực đàn hồi của lò xo cân bằng với trọng lực của vật như phân tích lực sau:
Ta có: Fđh = m.g = 0,5.9,8 = 4,9(N)
Từ công thức, biểu thức của định luật Hooke, ta xác định được độ cứng của lò xo:
ii) Khi nén vật, có 3 lực tác dụng vào vật theo phương thẳng đứng: trọng lực có chiều hướng xuống; lực đàn hồi của lò xo lúc này có chiều hướng xuống vì lò xo bị nén so với chiều dài tự nhiên và lực nâng của tay hướng lên.
Khi đó, lực đàn hồi có độ lớn:
Fđh = k.|Δl| = 245.|0,19 - 0,2| = 2,45(N)
Do vật đứng yên nên lực tổng hợp tác dụng vào vật triệt tiêu, dựa vào phân tích lực ở trên, ta suy ra được lực nâng của tay có độ lớn là:
F = m.g + Fđh = 4,9 + 2,45 = 7,35(N).
c) Những yếu tố ảnh hưởng tới độ cứng của lò xo
Giá trị độ cứng k của từng lò xo phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: Loại vật liệu, chiều dài lò xo, kích thước vòng xoắn, số vòng xoắn, kích thước dây xoắn,...
Hy vọng với bài viết Định luật Húc (HOOKE), Công thức tính định luật Hooke và vận dụng Vật lí 10 bài 23 SGK Chân trời sáng tạo ở trên đã giúp các em hiểu và nắm vững phần kiến thức này. Mọi góp ý và thắc mắc các em hãy để lại nhận xét dưới bài viết để Hay Học Hỏi ghi nhận và hỗ trợ, chúc các em học tốt.
• Xem các bài tập Vật lí 10 SGK Chân trời sáng tạo cùng chuyên mục
• Xem thêm lý thuyết Vật lí 10 SGK Chân trời sáng tạo
> Lý thuyết Bài 1 Vật lí 10 Chân trời sáng tạo: Khái quát về môn vật lí
> Lý thuyết Bài 2 Vật lí 10 Chân trời sáng tạo: Vấn đề an toàn trong Vật lí
> Lý thuyết Bài 3 Vật lí 10 Chân trời sáng tạo: Đơn vị và sai số trong Vật lí
> Lý thuyết Bài 4 Vật lí 10 Chân trời sáng tạo: Chuyển động thẳng
> Lý thuyết Bài 5 Vật lí 10 Chân trời sáng tạo: Chuyển động tổng hợp
> Lý thuyết Bài 6 Vật lí 10 Chân trời sáng tạo: Thực hành đo tốc độ của vật chuyển động thẳng
> Lý thuyết Bài 7 Vật lí 10 Chân trời sáng tạo: Gia tốc – Chuyển động thẳng biến đổi đều
> Lý thuyết Bài 8 Vật lí 10 Chân trời sáng tạo: Thực hành đo gia tốc rơi tự do
> Lý thuyết Bài 9 Vật lí 10 Chân trời sáng tạo: Chuyển động ném
> Lý thuyết Bài 10 Vật lí 10 Chân trời sáng tạo: Ba định luật Newton về chuyển động
> Lý thuyết Bài 11 Vật lí 10 Chân trời sáng tạo: Một số lực trong thực tiễn
> Lý thuyết Bài 12 Vật lí 10 Chân trời sáng tạo: Chuyển động của vật trong chất lưu
> Lý thuyết Bài 13 Vật lí 10 Chân trời sáng tạo: Tổng hợp lực – Phân tích lực
> Lý thuyết Bài 14 Vật lí 10 Chân trời sáng tạo: Moment. Điều kiện cân bằng của vật
> Lý thuyết Bài 15 Vật lí 10 Chân trời sáng tạo: Năng lượng và công
> Lý thuyết Bài 16 Vật lí 10 Chân trời sáng tạo: Công suất – Hiệu suất
> Lý thuyết Bài 17 Vật lí 10 Chân trời sáng tạo: Động năng và thế năng. Định luật bảo toàn cơ năng
> Lý thuyết Bài 18 Vật lí 10 Chân trời sáng tạo: Động lượng và định luật bảo toàn động lượng
> Lý thuyết Bài 19 Vật lí 10 Chân trời sáng tạo: Các loại va chạm
> Lý thuyết Bài 20 Vật lí 10 Chân trời sáng tạo: Động học của chuyển động tròn
> Lý thuyết Bài 21 Vật lí 10 Chân trời sáng tạo: Động lực học của chuyển động tròn. Lực hướng tâm
> Lý thuyết Bài 22 Vật lí 10 Chân trời sáng tạo: Biến dạng của vật rắn. Đặc tính của lò xo