Phương pháp giải bài tập Định luật húc về Biến dạng cơ của vật rắn môn Vật Lý 10 năm 2021

ĐỊNH LUẬT HÚC VỀ BIẾN DẠNG CƠ CỦA VẬT RẮN

 

  Trong giới hạn đàn hồi, độ biến dạng tỉ đối của vật rắn (đồng chất, hình trụ) tỉ lệ thuận với ứng suất tác dụng vào vật đó.

\(\varepsilon =\frac{\left| \Delta l \right|}{{{l}_{0}}}=\alpha \sigma \)    

Lực đàn hồi:

Từ công thức trên suy ra:

   

  Dưới tác dụng của lực không đổi F, thanh rắn biến dạng một đoạn ∆l. Khi đó, theo định luật III Niutơn và định luật Húc, ta tìm được độ lớn của lực đàn hồi là:

  

  Trong đó:

     E=1/α   là suất đàn hồi hay suất Y-âng (Young) đặc trưng cho tính đàn hồi của vật rắn. Đơn vị đo của E cũng là paxcan (Pa).

  với   k=ES/l₀: là hệ số đàn hồi hay độ cứng (N/m) phụ thuộc bản chất và kích thước của thanh rắn

 

Câu 1: Một sợi dây thép đường kính 1,5 mm có độ dài ban đầu là 5,2 m. Tính hệ số đàn hồi của sợi dây thép, biết suất đàn hồi của thép là E = 2.10¹¹ Pa.

Giải

Ta có: d = 1,5 mm; l₀ = 5,2 mm; E = 2.10¹¹ Pa

Tiết diện: 

\(S=\pi {{R}^{2}}=\pi {{\left( \frac{d}{2} \right)}^{2}}=\frac{\pi {{d}^{2}}}{4}\)

Hệ số đàn hồi của sợi dây thép là:

\(\begin{array}{l} k = E\frac{S}{{{l_0}}} = E.\frac{{\pi {d^2}}}{{4{l_0}}}\\ = \frac{{{{2.10}^{11}}.3,14.{{\left( {{{1,5.10}^{ - 3}}} \right)}^2}}}{{4.5,2}} = 67933\left( {N/m} \right)\\ \Rightarrow k \approx {68.10^3}\left( {N/m} \right) \end{array}\)

Câu 2: Một thanh rắn đồng chất tiết diện đều có hệ số đàn hồi là 100 N/m, đầu trên gắn cố định và đầu dưới treo một vật nặng để thanh bị biến dạng đàn hồi. Biết gia tốc rơi tự do g = 10 m/s2. Muốn thanh rắn dài thêm 1 cm, vật nặng phải có khối lượng là bao nhiêu?

Giải

Ta có: k = 100 N/m; g = 10 m/s²; ∆l = 1 cm; m = ?

Khi thanh rắn cân bằng ta có:

\(\begin{array}{l}
{F_{dh}} = P\\
 \Leftrightarrow k\left| {{\rm{ }}\Delta {\rm{ }}l} \right| = mg\\
 \Rightarrow m = \frac{{k\left| {{\rm{ }}\Delta {\rm{ }}l} \right|}}{g} = \frac{{{{100.1.10}^{ - 2}}}}{{10}} = 0,1kg
\end{array}\)

Vậy vật nặng phải có khối lượng là 0,1kg.

Câu 1: Khi kéo một sợi dây đồng có tiết diện ngang là 1,5mm², người ta thấy dây bắt đầu bị biến dạng dẻo khi lực kéo có giá trị từ 45N trở lên. Hỏi giới hạn đàn hồi của đồng(tính theo đơn vị Pa)?

Đs: (3.10⁷Pa)

Câu 2: Một đèn chùm có khối lượng 250kg được treo bằng một sợi dây nhôm với giới hạn bền của nhôm là 1,1.10⁸ Pa. Dây treo phải có tiết diện ngang là bao nhiêu để ứng suất kéo gây bởi trọng lượng của đèn chùm không vượt quá 25% giới hạn bền của vật liệu làm dây ? Độ biến dạng tỉ đối của dây là bao nhiêu?

Đs: (89mm²; 4.10^-4)

Câu 3: Cho một dây bằng đồng thau dài 3,6m và đường kính là 1mm. Tính hệ số đàn hồi của dây và suất Y-âng của vật liệu dùng làm dây, biết rằng dây dài thêm 8mm khi treo vào nó khối lượng 19kg.

Đs: (k=23300N/m; E=1,07.10¹¹Pa)

Câu 4: Cần phải đặt một lực bằng bao nhiêu vào đầu mút một thanh sắt có tiết diện ngang là 10cm² để ngăn không cho thanh sắt dài thêm ra khi nhiệt độ của thanh tăng từ 0⁰C đến 30⁰C. Biết αsắt =11,4.10^-6K^-1 và E sắ=200.10⁹ Pa.

Đs: (68,4kN)

---(Hết)---

 

Trên đây là toàn bộ nội dung Phương pháp giải bài tập Định luật húc về Biến dạng cơ của vật rắn môn Vật Lý 10 năm 2021. Để xem thêm nhiều tài liệu hữu ích khác, các em đăng nhập vào trang hoc247.net để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.

Chúc các em học tốt!