Lý 10 Bài 12: Lực đàn hồi của lò xo và Định luật Húc

• Lực đàn hồi xuất hiện ở 2 đầu của lò xo và tác dụng vào các vật tiếp xúc với lò xo, làm nó biến dạng.

• Hướng của lực đàn hồi ở mỗi đầu của lò xo ngược với hướng của ngoại lực gây biến dạng.

a) Thí nghiệm

• Treo quả cân có trọng lượng P vào lò xo thì lò xo giãn ra. Ở vị trí cân bằng ta có: \(F = P = mg\)

• Treo tiếp 1, 2 quả cân vào lò xo. Ở mỗi lần, ta chiều dài l của lò xo khi có tải rồi tính độ giãn \(\Delta l{\rm{ }} = l - {l_0}\)

• Ta có kết quả:

b) Giới hạn đàn hồi của lò xo

Mỗi lò xo hay mỗi vật đàn hồi có một giới hạn đàn hồi nhất định.

c) Định luật Húc (Hookes)

• Trong giới hạn đàn hồi, độ lớn của lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo. \({F_{dh}} = {\rm{ }}k.|\Delta l|\)

k gọi là độ cứng (hay hệ số đàn hồi) của lò xo, có đơn vị là N/m.

• Khi quả cân đứng yên:  \({F_{dh}} = P = mg\)

⇒ \(k = \frac{{mg}}{{\Delta l}}\) (N/m)

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

Dùng hai tay kéo dãn một lò xo:

a. Hai tay có chịu tác dụng của lò xo không ? Hãy nêu rõ điểm đặt, phương và chiều của các lực này.

b. Tại sao lò xo chỉ dãn đến một mức nào đó thì dừng lại ?

c. Khi thôi kéo, lực nào đã làm cho lò xo lấy lại chiều dài ban đầu?

Hướng dẫn giải:

a. Có. Hai lực này có điểm đặt ở hai tay, cùng phương, ngược chiều với lực kéo dãn.

b. Lò xo càng dãn ra, lực đàn hồi càng tăng. Khi lực đàn hồi cân bằng với lực kéo thì lò xo ngừng dãn. Nếu lực kéo quá lớn, lò xò dãn ra quá giới hạn thì khi đó, lò xo không còn tính đàn hồi, lực đàn hồi mất đi.

c. Khi thôi kéo, lực đàn hồi làm cho các vòng lò xo co lại gần nhau như lúc ban đầu. 

Một lò xo có chiều dài tự nhiên bằng 15 cm. Lò xo được giữ cố định tại một đầu, còn đầu kia chịu một lực kéo bằng 4,5 N. Khi ấy lò xo dài 18cm. Độ cứng của lò xo bằng bao nhiêu?

A. 30N/m                                 B. 25N/m

C. 1,5 N/m                               D. 150N/m

Hướng dẫn giải:

Ta có: \({F_{dh}} = k\left| {\Delta l} \right|\) (1)

\(\Delta l = |l - l_0| = 18- 15 = 3cm\)

(1)   ⇒ Độ cứng của lò xo là:

 \( k =\frac{F}{\Delta l}= \frac{4,5}{3.10^{-2}}= 150N/m\).

⇒ Chọn đáp án D

Câu 1: Hai người cầm hai đầu của một lực kế lò xo và kéo ngược chiều những lực bằng nhau, tổng độ lớn hai lực kéo là 100 N. Lực kế chỉ giá trị là bao nhiêu?

Câu 2: Một vật có khối lượng 200 g được treo vào một lò xo theo phương thẳng đứng thì chiều dài của lò xo là 20 cm. Biết khi chưa treo vật thì lò xo dài 18 cm. Lấy g = 10 m/s². Độ cứng của lò xo này là bao nhiêu?

Câu 3: Một lò xo có một đầu cố định, còn đầu kia chịu một lực kéo băng 5 N thì lò xo dãn 8 cm. Độ cứng của lò xo là bao nhiêu?

Câu 4: Một lò xo có một đầu cố định. Khi kéo đầu còn lại với lực 2N thì lò xo dài 22cm. Khi kéo đầu còn lại với lực 4N thì lò xo dài 24cm. Độ cứng của lò xo này là bao nhiêu?

Câu 5: Một lò xo có chiều dài tự nhiên là 25 cm. Khi nén lò xo để nó có chiều dài 20 cm thì lực đàn hồi của lò xo bằng 10 N. Nếu lực đàn hồi của lò xo là 8 N thì chiều dài lò xo khi đó là bao nhiêu?

Câu 1: Một lò xo có độ cứng 100 N/m được treo thẳng đứng vào một điểm cố định, đầu dưới gắn với vật có khối lượng 1 kg. Vật được đặt trên một giá đỡ D. Ban đầu giá đỡ D đứng yên và lò xo giãn 1 cm. Cho D chuyển động nhanh dần đều thẳng đứng xuống dưới với gia tốc 1 m/s². Bỏ qua mọi ma sát và sức cản. Lấy g = 10 m/s². Quãng đường mà giá đỡ đi được kể từ khi bắt đầu chuyển động đến thời điểm vật rời khỏi giá đỡ và tốc độ của vật khi đó là

A. 6 cm ; 32 cm/s.

B. 8 cm ; 42 cm/s.

C. 10 cm ; 36 cm/s.

D. 8 cm ; 30 cm/s.

Câu 2: Hình vẽ sau nêu sự phụ thuộc của lực đàn hồi vào độ dãn của một lò xo

Tính độ dãn của lò xo khi lực đàn hồi bằng 25N.

A. 2 cm.

B. 2,5 cm.

C. 2,7 cm.

D. 2,8 cm.

Câu 3: Một cơ hệ gồm bốn thanh nhẹ nối với nhau bằng các khớp, một lò xo nhẹ tạo thành hình vuông. Ban đầu lò xo dài tự nhiên 10cm. Khi treo vật 500g thì góc nhọn giữa hai thanh (khớp không gắn lò xo) là α = 60°. Lấy g = 10m/s².Tính độ cứng k của lò xo.

A. 68,3N/m.

B. 75N/m.

C. 98,6N/m.

D. 120,7N/m.

Câu 4: Một con lắc lò xo gồm quả cầu khối lượng 100g gắn vào lò xo nhẹ có độ cứng 50 N/m và chiều dài tự nhiên 12 cm. Đặt con lắc trên một mặt phẳng nghiêng một góc α so với mặt phẳng ngang thì chiều dài lò xo khi đó là 11 cm. Bỏ qua ma sát, lấy g = 10m/s². Tính góc α.

A. 45°

B. 60°

C. 15°

D. 30°

Qua bài giảng Lực đàn hồi của lò xo. Định luật Húc​ này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như:

• Nêu được ví dụ về lực đàn hồi và những đặc điểm của lực đàn hồi của lò xo (điểm đặt, hướng).

• Phát biểu được định luật Húc và viết hệ thức của định luật này đối với độ biến dạng của lò xo.

• Vận dụng được định luật Húc để giải các bài tập trong bài.