Bài 35: Biến dạng cơ của vật rắn

Lý thuyết

Câu C1 trang 188 SGK Vật lý 10

Nếu giữ chặt đầu A của thanh thép AB và tác dụng vào đầu B một lực nén đủ lớn để gây ra biến dạng thì độ dài l và tiết diện ngang S của thanh này thay đổi như thế nào ?

Hướng dẫn giải

Thanh thép co lại, chiều dài giảm đi đồng thời tiết diện của thanh ở đoạn giữa tăng lên, thanh thép bị phình ra.

Câu C2 trang 189 SGK Vật lý 10

Dùng kìm kéo dãn một lò xo nhỏ(lấy trong ruột bút chì), rồi buông ra:

- Lần đầu kéo nhẹ để lò xo dãn ít;

- Lần sau kéo mạnh để lò xo dãn dài gấp khoảng 2-3 lần độ dài ban đầu.

Quan sát xem trường hợp nào lò xo biến dạng đàn hồi ?

Hướng dẫn giải

Lần đầu kéo nhẹ, lò xo dãn ít rồi thả thì lò xo biến dạng đàn hồi.

Lần sau kéo mạnh, lò xo dãn nhiều, thả thì lò xo không còn đàn hồi.

Câu C3 trang 189 SGK Vật lý 10

Nếu một thanh thép chịu tác dụng một lực \(\overrightarrow F \) và bị biến dạng . Nếu tiết diện ngang S của thanh càng lớn thì mức độ biến dạng của thanh càng lớn hay càng nhỏ?

Hướng dẫn giải

Với lực tác dụng \(\overrightarrow F \) không đổi, độ biến dạng của thanh thép càng nhỏ khi tiết diện của nó càng lớn và ngược lại.

Câu C4 trang 190 SGK Vật lý 10

Theo định luật III Niu-tơn, lực \(\overrightarrow F_{đh} \) trong vật rắn phải có phương, chiều và độ lớn như thế nào so với lực \(\overrightarrow F \) gây ra biến dạng của vật?

Hướng dẫn giải

Lực đàn hồi trong vật rắn phải cùng phương, cùng độ lớn với ngoại lực nhưng ngược chiều.

Bài 1 (SGK trang 191)

Biến dạng đàn hồi của vật rắn là gì? Viết công thức xác định ứng suất và nói rõ đơn vị của nó.

Hướng dẫn giải

Hướng dẫn giải:

Sự thay đổi hình dạng và kích thước của vật rắn do chịu tác dụng của ngoại lực gọi là biến dạng cơ. Nếu vật lấy lại hình dạng và kích thước ban đầu khi ngoại lực thôi tác dung thì biến dạng của vật gọi là biến dạng đàn hồi, vật rắn đó có tính đàn hồi.

Công thức xác định ứng suất

\(\sigma=\dfrac{F}{S}\)

Đơn vị đo củas là paxcan (Pa):

1 Pa = 1N/m²

Bài 2 (SGK trang 191)

Phát biểu và viết công thức của định luật Húc về biến dạng cơ của vật rắn.

Hướng dẫn giải

Hướng dẫn giải:

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.

\(\varepsilon=\dfrac{\left|\Delta l\right|}{l_0}=\alpha\sigma\)

với α là hệ số tỉ lệ phụ thuộc chất liệu vật rắn (N/m).

Bài 3 (SGK trang 191)

Từ định luật Húc về biến dạng cơ của vật rắn, hãy suy ra công thức của lực đàn hồi trong vật rắn.

Hướng dẫn giải

Hướng dẫn giải:

Trong giới hạn đàn hổi, độ biến dạng tỉ đối của thanh rắn tỉ lệ thuận với ứng suất của lực kéo thanh đó:

\(\dfrac{\Delta l}{l_0}=\alpha\sigma\)

với α là hệ số tỉ lệ phụ thuộc chấ liệu của thanh rắn.

Lực đàn hồi F_đh tỉ lệ với độ biến dạng ∆l = |l – l₀| của thanh rắn:

\(F_{đh}=k\Delta l\) với \(k=E\dfrac{S}{l_0}\)

Trong đó:

\(E=\dfrac{1}{a}=\) suất đàn hồi đặc trưng cho tính đàn hồi của thanh rắn.

Đơn vị của E là paxcan (Pa).

k = độ cứng của thanh rắn phụ thuộc chất liệu và kích thước cuả thanh.

Đơn vị đo của k là N/m

Bài 4 (SGK trang 192)

Mức độ biến dạng của thanh rắn (bị kéo hoặc nén) phụ thuộc yếu tố nào dưới đây?

A. Độ lớn của lực tác dụng.

B. Độ dài ban đầu của thanh.

C. Tiết diện ngang của thanh.

D. Độ lớn của lực tác dụng và tiết diện ngang của thanh.

Hướng dẫn giải

Mức độ biến dạng của thanh rắn (bị kéo hoặc nén) phụ thuộc yếu tố nào dưới đây?

A. Độ lớn của lực tác dụng.

B. Độ dài ban đầu của thanh.

C. Tiết diện ngang của thanh.

D. Độ lớn của lực tác dụng và tiết diện ngang của thanh.

Hướng dẫn giải:

<<<<<<<<Đáp án D>>>>>>>>>

Bài 5 (SGK trang 192)

Trong giới hạn đàn hồi, độ biến dạng tỉ đối của thanh rắn tỉ lệ thuận với đại lượng nào dưới đây?

A. Tiết diện ngang của thanh

B. Ứng suất tác dụng vào thanh

C. Độ dài ban đầu của thanh

D. Cả ứng suất và độ dài ban đầu của thanh.

Hướng dẫn giải

Trong giới hạn đàn hồi, độ biến dạng tỉ đối của thanh rắn tỉ lệ thuận với đại lượng nào dưới đây?

A. Tiết diện ngang của thanh.

B. Ứng suất tác dụng vào thanh.

C. Độ dài ban đầu của thanh.

D. Cả ứng suất và độ dài ban đầu của thanh.

Hướng dẫn giải:

<<<<<<<<<<<<<<Đáp án D>>>>>>>>>>>>>>

Bài 6 (SGK trang 192)

Độ cứng (hay hệ số đàn hồi) của vật rắn (hình trụ đồng chất) phụ thuộc những yếu tố nào dưới đây?

A. Chất liệu của vật rắn

B. Tiết diện của vật rắn

C. Độ dài ban đầu của vật rắn

D. Cả ba yếu tố trên.

Hướng dẫn giải

Độ cứng (hay hệ số đàn hồi) của vật rắn (hình trụ đồng chất) phụ thuộc những yếu tố nào dưới đây?

A. Chất liệu của vật rắn

B. Tiết diện của vật rắn

C. Độ dài ban đầu của vật rắn

D. Cả ba yếu tố trên.

Chọn D

D. Cả ba yếu tố trên.

Bài 7 (SGK trang 192)

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

Hướng dẫn giải

Bài 8 (SGK trang 192)

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?

Hướng dẫn giải

Thanh bị biến dạng do tác dụng của trọng lực của vật:

Ta có: P= F= \(k\Delta l\Leftrightarrow10.m=k\Delta l\)

\(\Rightarrow m=\dfrac{k\Delta l}{10}=\dfrac{10^2.10^{-2}}{10}=10^{-1}\left(kg\right)\)

hay m = 0,1 kg

Bài 9 (SGK trang 192)

Một thanh thép tròn đường kính 20 mm có suất đàn hồi E = 2.10¹¹ Pa. Giữ chặt một đầu thanh và nén đầu còn lại bằng một lực F = 1,57.10⁵ N để thanh này biến dạng đàn hồi. Tính độ biến dạng tỉ đối của thanh.

Hướng dẫn giải

d = 20 mm

E = 2.1011 Pa

Fnén = 1,57.105 N

Tìm \(\varepsilon=\dfrac{\left|\Delta t\right|}{l_0}=?\)

Ta có: \(F=k\Delta l=\dfrac{ES}{l_0}\left|\Delta t\right|\)

\(\Rightarrow\dfrac{\Delta l}{l_0}=\dfrac{F}{ES}=25.10^4=0,25.10^{-2}\)

Vậy độ biến dạng tỉ đối của thanh là : \(\dfrac{\left|\Delta l\right|}{l_0}=2,5.10^{-3}\)