Trong bài viết dưới đây, chúng tôi sẽ chia sẻ lý thuyết và công thức tính lực đàn hồi của lò xo ( Định luật Húc) kèm theo các bài tập có lời giải chi tiết giúp bạn củng cố lại kiến thức để áp dụng vào làm bài tập nhanh chóng và chính xác nhé
Hướng và điểm đặt lực đàn hồi của lò xo
Lực đàn hồi Open ở hai đầu của lò xo và tính năng vào những vật tiếp xúc ( hay gắn ) với lò xo làm nó biến dạng
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 :
Khi lò xo bị nén lực đàn hồi của lò xo hướng theo trục của lò xo ra ngoài :
Giới hạn đàn hồi của lò xo
Mỗi lò xo hay mỗi vật đàn hồi có một số lượng giới hạn đàn hồi nhất định. Nếu khối lượng của tải vượt quá số lượng giới hạn đàn hồi thì lò xo sẽ không co được về chiều dài khởi đầu nữa .
Công thức tính lực đàn hồi của lò xo ( Công thức định luật Húc)
Trong số lượng giới hạn đàn hồi, độ lớn lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo. Biểu thức định luật Húc :
Fđh = k.|Δl| = k |l – l0|
Trong đó :
- k: độ cứng của lò xo (N/m)
- Fđh: độ lớn lực đàn hồi (N)
- Δl = l – lo : độ biến dạng của lò xo (m)
- Δl > 0 : lò xo biến dạng giãn
- Δl < 0 : lò xo biến dạng nén
- l0: chiều dài ban đầu của lò xo (m)
- l: chiều dài của lò xo sau khi biến dạng nén hoặc giãn (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 = mg
Công thức tính độ cứng của lò xo: k = mg/Δl
Lưu 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 mặt tiếp xúc bị biến dạn khi bị ép vào nhau thì lực đàn hồi có phương vuông góc với mặt tiếp xúc.
Tham khảo thêm:
Bài tập tính lực đàn hồi của lò xo ( Định luật Húc)
Ví dụ 1 : Một lò xo có chiều dài tự nhiên bằng 15 cm. Lò xo được giữ cố định và thắt chặt tại một đầu, còn đầu kia chịu một lực kéo bằng 4,5 N. Khi ấy lò xo dài 18 cm. Độ cứng của lò xo bằng bao nhiêu ?
Lời giải
Độ biến dạng của lò xo là : Δl = l – l0 = 18 – 15 = 3 cm = 0,03 m
Lực kéo cân đối với lực đàn hồi : Fk = Fđh = k. Δl ⇒ k = Fk / Δl = 4,5 : 0,03 = 150 N / m
Ví dụ 2 : Treo một vật có khối lượng 2,0 N vào một lò xo, lò xo dãn ra 10 mm. Treo một vật khác có khối lượng chưa biết vào lò xo, nó dãn ra 80 mm .
a. Tính độ cứng của lò xo .
b. Tính khối lượng chưa biết .
Lời giải :
a ) Khi treo vật có khối lượng 2 N, ở vị trí cân đối lò xo dãn Δl1 = 10 mm = 0,01 m ta có :
P1 = Fđh1 = k. Δl1 ⇒ k = Fđh1 / Δl1 = 2 : 0,01 = 200 N / m
b ) Khi treo vật có khối lượng P2, tại vị trí cân đối, lò xo dãn Δl2 = 80 mm = 0,08 m, ta có :
P2 = Fđh = k. Δl2 = 200.0,08 = 16 ( N )
Ví dụ 3 : Một lò xo có chiều dài tự nhiên 30 cm, khi bị nén lò xo dài 24 cm và lực đàn hồi của nó bằng 5 N. Hỏi khi lực đàn hồi của lò xo bị nén bằng 10 N thì chiều dài của nó bằng bao nhiêu ?
Độ biến dạng của lò xo khi bị nén bởi lực có độ lớn F1 = 5N là :
| Δl | = | l1 – l0 | = | 24 – 30 | = 6 cm
Độ biến dạng của lò xo khi bị nén bởi lực có độ lớn F2 = 10N = 2F1 là :
| Δl2 | = 2 | Δl1 | = 2. 6 = 12 cm
Chiều dài dò xo khi bị nén bởi lực 10N là:
Xem thêm: Top 16 clip pewpew chửi mới nhất 2022
l1 = l0 – Δl2 = 30 – 12 = 18 cm
Ví dụ 4 : Trong số lượng giới hạn đàn hồi của một lò xo treo thẳng đứng đầu trên gắn cố định và thắt chặt. Treo vật khối lượng 800 g thì lò xo dài 24 cm ; treo vật khối lượng 600 g 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 = 800 g = 0,8 kg :
k | l1 – l0 | = m1. g ⇒ k | 0,24 – lo | = 8 ( 1 )
Khi treo vật khối lượng mét vuông = 600 g = 0,6 kg
k | l2 – l0 | = mét vuông. g ⇒ k | 0,23 – lo | = 6 ( 2 )
Giải ( 1 ) và ( 2 ) ⇒ l0 = 20 cm hoặc l0 = 164 / 7 cm
Vì đầu trên gắn cố định và thắt chặt 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 – l0 | = m3. g ⇒ 200. ( l3 – 20 ) = 1,5. 10 ⇒ l3 = 27,5 cm
Ví dụ 5 : Treo vật 200 g vào lò xo có một đầu gắn cố định và thắt chặt chiều dài 34 cm ; treo thêm vật 100 g thì lò xo dài 36 cm. Tính chiều dài bắt 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 thắt chặt và chiều dài khởi 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 mét vuông = 0,1 kg :
k | l2 – l0 | = ( m1 + mét vuông ) g ⇒ k | 0,36 – l0 | = 3 ( 2 )
Giải ( 1 ) và ( 2 ) ⇒ l0 = 0,3 m hoặc l0 = 0,348 m
Áp dụng điều kiện kèm theo l0 < 0,34 m ⇒ l0 = 0,3 m và k = 50 N / m
Hy vọng sau khi đọc xong bài viết của chúng tôi những bạn hoàn toàn có thể nhớ được công thức tính lực đàn hồi của lò xo ( công thức định luật Húc ) để vận dụng vào làm bài tập nhé
Đánh giá bài viết
Source: https://taimienphi.club
Category: Chưa phân loại