Lực đàn hồi của lò xo. Định luật Húc

Lực đàn hồi của lò xo. Định luật Húc

Trong bài viết này  sẽ giới thiệu tới các bạn một nội dung học rất quan trọng và bổ ích về lý thuyết và công thức lực đàn hồi của lò xo!

I. Lý thuyết

1. Lực đàn hồi là gì?

Lực được xác định là xuất hiện khi tác động vào vật và làm vật bị biến dạng. Các vật dễ chịu tác động bởi lực đàn hồi thường thấy như: lò xo, dây thun hoặc các đồ vật thường gặp được làm bằng cao su hay kim loại được uống dẻo.

2. Điều kiện xuất hiện lực đàn hồi của lò xo

Các đặc điểm giúp ta nhận biết được tác dụng của lực đàn hồi được tổng kết như sau: (ví dụ thực nghiệm lò xo)

• Lò xo chính là vật tạo ra đàn hồi. Lực xuất hiện khi tác động một lực làm biến dạng lò xo như nén vào hay co dãn, sau đó thả tay nhẹ, lò xo sẽ tự động chuyển về trạng thái bình thường, nguyên lý đó xuất hiện do tác động của lực đàn hồi. Việc kéo trở lại trạng thái bình thường là một hiện tượng tự nhiên.

• Lực tác động đồng thời vào các vật có gắn với lò xo, lực tác động cũng có độ lớn tương tự.

• Lực đàn hồi tỷ lệ thuận so với độ biến dạng được tạo ra ở lò xo. Độ biến dạng càng lớn thì lực tác tạo ra càng lớn.

Chất liệu của lò xo cũng tác động một phần đến độ lớn của lực, thể hiện bởi nguyên liệu có độ dẻo càng lớn, càng dễ uốn thì lực tạo ra càng lớn.

3. Các yếu tố tác động đến độ lớn của lực

- Thứ nhất, phụ thuộc vào độ biến dạng của vật chủ tác động.

- Thứ hai, chất liệu. Theo tính chất bắc cầu độ biến dạng sẽ khác nhau đối với từng chất liệu khác nhau. Suy ra, chất liệu cũng tác động đến lực. Các yếu tố tác động thêm còn phụ thuộc:

• Cách sản xuất lò xo, các vòng cần được uốn một cách đầy đủ và đều tay thì lực phân bổ mới đều đặn. Mỗi lò xo đều có một giới hạn riêng, tức là nếu ta vô tình tác động một lực bằng tay quá mạnh, vượt ngưỡng chịu đựng của lò xo thì chúng sẽ biến dạng và không thể trở lại chiều dài ban đầu. Tương đương với việc lực không được tạo ra.

• Đánh giá về từng loại chất liệu cho thấy chất liệu tốt nhất làm nên lò xo để cho ra sự kéo dãn tốt là thép và đồng và hai loại chất liệu này được áp dụng khá nhiều trong sản xuất.

4. Ví dụ lực đàn hồi trong cuộc sống

Lực đàn hồi được ứng dụng trong đời sống qua một số công cụ sau:

• Cánh cung

• Dàn dây đàn hồi cho các vận động viên nhào lộn

• Cầu bật cho các vận động viên nhảy đà

• Lò xo trong các loại súng hơi

• Ná cao su - trò chơi của trẻ em

• Lò xo giảm xóc ở xe máy

• Nhịp đàn hồi ở các bánh xe, ô tô, tàu hỏa, đệm mút của giường nằm, ghế ngồi xe ô tô

Ngoài lợi ích to lớn của ứng dụng lực đàn hồi thì nó còn một tác hại:  Khi xe bị xóc, lực đàn hồi làm cho yên xe dao động liên tục, vì vậy người ta phải có hệ thống làm triệt tiêu bớt cái lực này để làm giảm bớt dao động cho người ngồi trên xe, khỏi gây ra cảm giác khó chịu cho người trên xe

5. Định luật Húc

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

Biểu thức của định luật (công thức tính lực đàn hồi của lò xo):

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

Lực đàn hồi của lò xo - Định luật Húc

II. Bài tập về lực đàn hồi của lò xo

Câu 1: Chọn phát biểu sai?

Xét một chất điểm dao động điều hòa trên trục Ox. Trong hệ trục tọa độ vuông góc, đường biểu diễn sự phụ thuộc của
A.động năng theo vận tốc có dạng parabol.
B. thế năng theo li độ có dạng parabol.
C. động năng theo thế năng có dạng parabol.
D. cơ năng theo thời gian có dạng parabol.

Câu 2: Mối quan hệ về pha giữa động năng và thế năng trong dao động điều hòa
A.cùng pha
B. ngược pha.

C. vuông pha.
D. lệch pha

Câu 3: Năng lượng của con lắc lò xo gắn với quả nặng thì tỉ lệ với bình phương:
A.Tần số góc và biên độ dao động.
B. Biên độ dao động và độ cứng của lò xo.

C. Biên độ dao động và khối lượng của vật.
D. Tần số góc và khối lượng của vật

Câu 4:Chọn phát biểu đúng:
A.Năng lượng dao động con lắc lò xo nằm ngang giảm 2 lần khi khôi lượng vật nặng giảm 2 lần.
B. Năng lượng vât dao động điều hòa bằng thế năng của vật khi vật có vận tốc đạt giá trị cực đại.
C. Tác động của lực hướng tâm đến từ Trái Đất không làm thay đổi độ lớn của lực đàn hồi tác động vào lò xo và chu kỳ thay đổi của con lắc lò xo.
D. Lò xo treo đứng có tác động bởi lực hấp dẫn của Trái Đất, lực đàn hồi là nhỏ nhất khi chiều dài của lò xo cũng phải nhỏ nhất.

Câu 5:Năng lượng của một con lắc lò xo biến đổi bao nhiêu lần khi tăng khối lượng vật lên 2 lần, đồng thời biên độ tăng √2 lần.
A.Tăng 2 lần.
B. Giảm 2 lần

C. Tăng √2 lần.
D. Không đổi.
Câu 6: Thế năng đàn hồi của lò xo treo vật không phụ thuộc vào
A.Độ biến dạng của lò xo.
B. Chiều biến dạng của lò xo.

C. Chất liệu tạo ra lò xo
D.Bình phương độ biến dạng

Câu 7: Trong dao động điều hòa, lực kéo về đổi chiều khi
A.cơ năng bằng 0.
B. vận tốc bằng 0.

Câu 8: Lực tác dụng làm con lắc lò xo dao động điều hòa là:
A.Lực đàn hồi.
B. Lực có độ lớn không đổi và luôn cùng chiều chuyển động.
C. Lực có độ lớn thay đổi theo li độ của vật và luôn hướng về cân bằng.
D. Hợp lực của trọng lực tác dụng lên vật và lực đàn hồi tác dụng vào vật.

Câu 9: Lực phục hồi để tạo ra dao động của con lắc đơn là
A.Sức căng của dây treo.
B.Hợp của trọng lực và sức căng của dây treo vật nặng.
C.Thành phần của trọng lực vuông góc với dây treo.
D. Hợp của sức căng dây treo và thành phần trọng lực theo phương dây treo.

Câu 10: Trong dao động điều hòa của con lắc lò xo treo thẳng đứng thì:
A.Hợp lực tác dụng lên vật có độ lớn bằng nhau, khi vật ở vị trí lò xo có chiều dài ngắn nhất hoặc dài nhất.
B. Lực đàn hồi luôn luôn cùng chiều với chiều chuyển động khi vật đi về cân bằng.
C. Với mọi giá trị của biên độ,lực đàn hồi luôn ngược chiều với trọng lực.
D. Lực đàn hồi đổi chiều tác dụng khi vận tốc bằng 0.

Hy vọng rằng với những kiến thức mới về lý thuyết về hướng và điểm đặt của lực đàn hồi của lò xò trên đây, các bạn hoàn toàn có thể nắm chắc một cách dễ dàng và có những giờ học thư giãn!