Lời giải bài tập Vật Lí lớp 10 Bài 2: Sự biến dạng sách Cánh diều hay, chi tiết sẽ giúp học sinh dễ dàng trả lời câu hỏi Vật Lí 10 Bài 2 từ đó học tốt môn Lí 10.

Giải bài tập Vật Lí lớp 10 Bài 2: Sự biến dạng

Giải vật lí 10 trang 113 Cánh diều

Mở đầu trang 113 Vật Lí 10: Trong một chiếc cầu treo như cầu Brooklyn (Brúc-klin), đường cong duyên dáng của dây cáp chính là nét căn bản để tạo nên sự hấp dẫn của nó. Những chiếc cầu này được nhìn nhận vừa như những công trình nghệ thuật vừa như những kì quan kĩ thuật. Nhờ có sự biến đổi hình dạng, tức là biến dạng mà những dây cáp dẻo dai của cầu chịu được những lực rất lớn tác dụng lên cầu.

Biến dạng được phân loại như thế nào?

Trả lời:

Biến dạng được phân loại thành:

+ Biến dạng nén: chiều dài của vật ngắn lại.

+ Biến dạng kéo: chiều dài của vật tăng lên.

Giải vật lí 10 trang 114 Cánh diều

I. Biến dạng kéo và biến dạng nén

Câu hỏi 1 trang 114 Vật Lí 10: Thảo luận về kết quả (hình dạng, kích thước) của biến dạng kéo và biến dạng nén ở hình 2.3b và 2.3c.

Trả lời:

+ Ở hình b thanh cao su bị biến dạng nén: hình dạng thanh cao su phồng lên ở giữa thanh, chiều dài bị ngắn lại.

+ Ở hình c thanh cao su bị biến dạng kéo: hình dạng thanh cao su bị lõm ở giữa thanh, chiều dài tăng lên.

Giải vật lí 10 trang 115 Cánh diều

II. Định luật Hooke (Húc)

Câu hỏi 2 trang 115 Vật Lí 10: Các kết quả trong bảng 2.1 gợi ý cho bạn mối liên hệ gì? Hãy phát biểu mối liên hệ đó.

Trả lời:

Từ bảng kết quả, ta thấy: $\frac{P_1}{\Delta {\mathcal{l}}_1}=\frac{P_2}{\Delta {\mathcal{l}}_2}=\frac{P_3}{\Delta {\mathcal{l}}_3}=\frac{P_4}{\Delta {\mathcal{l}}_4}=\frac{P_5}{\Delta {\mathcal{l}}_5}=0,01$

Trọng lượng vật và độ giãn tỉ lệ thuận với nhau theo một hệ số tỉ lệ xác định.

Luyện tập 1 trang 115 Vật Lí 10: Dưới tác dụng của một lực kéo 2,5 N một lò xo dài thêm 25 mm. Độ cứng của lò xo là bao nhiêu?

Trả lời:

Lực kéo tác dụng lên lò xo bằng với lực đàn hồi.

Suy ra: $F=k\left|\Delta \mathcal{l}\right|\Rightarrow k=\frac{F}{\left|\Delta \mathcal{l}\right|}=\frac{2,5}{0,025}=100N/m$

Giải vật lí 10 trang 116 Cánh diều

Luyện tập 2 trang 116 Vật Lí 10: Bảng dưới đây là số liệu của một thí nghiệm về độ giãn lò xo:

a) Độ dài tự nhiên của lò xo là bao nhiêu?

b) Hoàn thành bảng số liệu.

c) Vẽ đồ thị độ biểu diễn mối quan hệ của trọng lượng của vật và độ giãn của lò xo.

d) Đánh dấu điểm giới hạn đàn hồi trên đồ thị.

e) Vùng nào trên đồ thị là vùng mà độ giãn tỉ lệ với trọng lượng?

f) Trọng lượng là bao nhiêu để độ giãn lò xo là 15 mm?

g) Trọng lượng là bao nhiêu để lò xo khi giãn ra có độ dài 125 mm?

Trả lời:

a) Độ dài tự nhiên của lò xo là chiều dài khi chưa treo vật (ứng với trọng lượng bằng 0)

Khi đó: ${\mathcal{l}}_o=100mm$

b) Hoàn thành bảng số liệu.

Độ giãn: $\Delta \mathcal{l}=\mathcal{l}-{\mathcal{l}}_o$

c) Đồ thị độ biểu diễn mối quan hệ của trọng lượng của vật và độ giãn của lò xo.

d) Đánh dấu điểm giới hạn đàn hồi trên đồ thị.

Ta thấy trọng lượng và độ giãn của lò xo tỉ lệ thuận với nhau đến khi trọng lượng của vật bằng 4 N. Khi trọng lượng của vật bằng 5 N thì độ giãn không tỉ lệ thuận với trọng lượng nữa. Vậy điểm giới hạn đàn hồi là điểm có tọa độ (40; 4).

e) Vùng trên đồ thị là vùng mà độ giãn tỉ lệ với trọng lượng là vùng được tô màu đỏ.

f) Xét trong giới hạn đàn hồi của lò xo. Chỉ cần xét một trường hợp là có thể tính được độ cứng của lò xo.

Khi đó: $k=\frac{F}{\Delta \mathcal{l}}=\frac{P_1}{\Delta {\mathcal{l}}_1}=\frac{1}{0,01}=100N/m$

Khi độ giãn lò xo là 15 mm thì lực đàn hồi có độ lớn là:

$F\text{'}=k.\Delta \mathcal{l}\text{'}=100.0,015=1,5N$

Khi lò xo nằm cân bằng tại độ giãn 15 mm ta có trọng lượng vật bằng độ lớn lực đàn hồi

P” = F’ = 1,5N

g) Khi lò xo có độ dài 125 mm thì độ giãn của lò xo là: $\Delta {\mathcal{l}}_2=125-100=25mm$

Khi lò xo ở trạng thái cân bằng, trọng lượng của lò xo khi đó bằng với lực đàn hồi của lò xo:

$P{\text{'}}_2=F{\text{'}}_2=k.\Delta \mathcal{l}{\text{'}}_2=100.0,025=2,5N$

Giải vật lí 10 trang 117 Cánh diều

Vận dụng trang 117 Vật Lí 10: Đồ thị hình 2.9 biểu diễn mối quan hệ giữa lực tác dụng vào đầu dưới lò xo và độ giãn của nó (như thí nghiệm trên hình 2.5) với bốn lò xo A, B, C, D.

a) Lò xo nào có độ cứng lớn nhất?

b) Lò xo nào có độ cứng nhỏ nhất?

c) Lò xo nào không tuân theo định luật Hooke?

Trả lời:

Dựa vào công thức: $F=k\left|\Delta \mathcal{l}\right|\Rightarrow k=\frac{F}{\left|\Delta \mathcal{l}\right|}$

Nếu với cùng một độ giãn thì:

+ Độ cứng lò xo lớn nhất khi lực tác dụng vào lò xo lớn nhất.

+ Độ cứng lò xo nhỏ nhất khi lực tác dụng vào lò xo nhỏ nhất.

Từ cùng một độ giãn ta kẻ đường thẳng song song với trục lực tác dụng lên lò xo, cắt các đường biểu diễn lò xo tại các điểm 1, 2, 3 tương ứng. Từ các điểm 1, 2, 3 ta kẻ các đường thẳng song song với trục độ giãn cắt trục lực tại đâu chính là độ lớn của lực tác dụng vào lò xo tại độ giãn đó.

a) Ta thấy tại cùng một độ giãn, lực tác dụng lên lò xo D là lớn nhất.

$\Rightarrow$ Lò xo D có độ cứng lớn nhất.

b) Ta thấy tại cùng một độ giãn, lực tác dụng lên lò xo A là nhỏ nhất

$\Rightarrow$ Lò xo A có độ cứng nhỏ nhất.

c) Theo định luật Hooke thì trong giới hạn đàn hồi, độ lớn lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo, đồ thị thu được là một đường thẳng.

Từ đồ thị ta thấy lò xo A và C không tuân theo định luật Hooke.

Xem thêm các bài giải SGK Vật lí lớp 10 Cánh diều hay, chi tiết khác:

Bài 2: Động lượng và năng lượng trong va chạm

Bài tập chủ đề 4

Bài 1: Chuyển động tròn

Bài tập chủ đề 5

Lý thuyết Sự biến dạng

I. Biến dạng kéo và biến dạng nén.

- Nếu bóp một quả bóng cao su, nó sẽ bị biến dạng, tức là không còn giữ nguyên hình dạng ban đầu nữa.

- Một thanh cao su ở trạng thái bình thường. Làm thanh cao su đó ngắn đi. Biến dạng đó là biến dạng nén.

- Kéo để thanh cao su dài thêm. Biến dạng như vậy là biến dạng kéo.

II. Định luật Hooke (  Húc)

1. Đặc tính của lò xo.

+ Lực đàn hồi: Khi ta kéo hoặc nén một lò xo, tức làm lò xo biến dạng, lực đàn hồi xuất hiện ở hai đầu của lò xo và chống lại lực gây ra sự kéo hoặc nén này. Hướng của lực đàn hồi ở mỗi đầu lò xo ngược với hướng của lực gây biến dạng lò xo.

+ Độ giãn: Khi cân bằng lò xo có độ dài xác định. Dưới tác dụng của trọng lượng vật treo, lò xo bị kéo giãn xuống dưới và bị dài thêm ra. Độ dài thêm ra này gọi là độ giãn của lò xo

+ Giới hạn đàn hồi: Khi tăng trọng lượng của vật treo vượt quá một giá trị nào đó thì khi bỏ vật treo ra, lò xo không trở lại chiều dài ban đầu nữa.

2. Thí nghiệm.

- Khảo sát độ giãn của lò xo bằng thí nghiệm.

3. Định luật Hooke.

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

$F=k.\left|\Delta l\right|$

- Hệ số tỉ lệ k được gọi là độ cứng của lò xo. Đơn vị đo của độ cứng là niutơn trên mét, kí hiệu N/m.

- Lò xo nào càng cứng thì càng ít biến dạng.

4. Ứng dụng định luật Hooke.

- Cân đồng hồ (hay còn gọi là cân đồng hồ lò xo).

- Cân đồng hồ hoạt động dựa trên sự biến dạng của lò xo, tạo trạng thái cân bằng khi lò xo chịu tác dụng lực nén hoặc kéo.