Giải Vật Lý 10 Bài 35. Biến dạng cơ rắn của vật rắn
Bài 35. BIẾN DẠNG cơ CỦA VẬT RẮN A. KIẾN THỨC CẦN NAM vững ĩ. Biên dạng đàn hồi ỉ. Tính đàn hồi và tính dẻo Sự thay đổi kích thước và hình dạng của vật rắn do tác dụng của ngoại ỉực gọi là biến dạng cơ. Khi tác dụng lực vào một vật rắn làm cho vật rắn làm cho vật rắn biến dạng, nếu thôi tác dụng lực, vật có thể lấy lại hình dạng và kích thước ban đầu thì vật rắn có tính đàn hồi. Giới hạn đàn hồi Khi vật rắn chịu tác dụng của lực quá lớn thì nó bị biến dạng mạnh, không thể lây lại được hình dạng và kích thước ban đầu. Trường hợp này vật rắn bị mất tính đàn hồi và biến dạng của nó gọi là biến dạng không đàn hồi hay biến dạng dẻo. Giới hạn trong đó vật rắn còn giữ được tính đàn hồi gọi là giói hạn đàn hồi. II. Định luật Húc ưng suất Độ biến dạng tỉ đổì của thanh rắn phụ thuộc vào thương số: ơ - Đại lượng ơ gọi là ứng suất. Đơn vị của ơ là paxcan (Pa): IPa = lN/m2 Định luật Húc Phát biểu: Trong giới hạn đàn hồi, độ biến dạng tỉ đôi của vật rắn tỉ lệ thuận với ứng suất tác dụng vào vật đó: í: = ặi = aơ Trong đó ơ. là hệ số tỉ lệ phụ thuộc vào chát liệu cua vật rắn. Lực đàn hồi Khi lực kéo F làm vật rắn biến dạng thì trong vật rắn xuất hiện lực đàn hồi Fđh chống lại biến dạng của vật: Fđh = = k I Al I Trong đó E = — gọi là suất đàn hồi hay suất Y-âng đặc trưng cho a tính đàn hồi của vật rắn có đơn vị là paxcan (Pa). Đại lượng k - E— gọi là độ cứng hay hệ sô đàn hồi của vật rắn, 'n CÓ đơn vị là N/m. 120 B. TRẢ LỜI Câu Hỏi Cl. Nếu giữa chặt đầu A của thanh thép AB và tác dụng vào đầu B một lực nén đu lớn đế gày ra biến dạng, thì độ dài 1 và tiết diện ngang s cúa thanh này thay đổi như thê nào? Trả lời Khi bị nén một lực F thì chiều dài thanh thép bị ngắn đi một đoạn AI: Chiều dài 1 < lo, tiết diện dây thép sau khi bị nén là: C2. Dùng kìm kéo dàn một lò xo nhó (lấy trong bút bi), rồi buông ra: Lần đầu kéo nhẹ đẻ lò xo dãn ít. Lần sau kéo mạnh đế lò xo dàn dài gấp khoáng 2 -r 3 lần độ dài ban đầu. Quan sát xem trường hợp nào lò xo biến dạng đàn hồi. Trả lời Lúc đầu kéo nhẹ, lò xo dãn ít, khi buông tay thì nó trờ vé với trạng thái ban đầu (biến dạng đàn hồi). Lúc sau kéo mạnh đế lò xo dãn dài gấp khoáng 2 -T 3 lần độ dài ban đầu thì lò xo không trở về trạng thái ban đầu nữa (biến dạng không đàn hồi). C3. Một thanh thép chịu tác dụng một lực F và bị biến dạng. Nếu tiết diện ngang s cúa thanh thép càng lớn thì mức độ biến dạng của thanh ngày càng lớn hay nhỏ? Trả lời Theo định lực IIúc, khi thanh thép chịu tác dụng của một lực F và bị biến dạng thì: F = kAl => AI = ị- với k = -- k /„ Độ biến dạng của .thanh thép lả: Vậy nếu tiết diện ngang s của thanh càng lớn thì độ biến dạng AI càng nhó. C4. Theo định luật III Newton, lực Fđh trong vật rắn phải có phương, chiều và độ lớn như thế nào so với lực F gây ra biến dạng cúa vật? Trả lời Theo định luật III Newton thì: F^=-F, Khi có lực tác dụng vào vật rắn thì F = -F đh Suy ra F đh cùng phương, ngược chiều và cùng độ lớn với lực F. c. GIẢI BÀI TẬP Mức độ biến dạng của thanh rắn (bị kéo hoặc bị nén) phụ thuộc vào yếu tô' nào dưới đây? Độ lớn của lực tác dụng. 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. Giải s Theo định lực Húc: F = kAl = —— AI lo Độ biến dạng của thanh rắn là: E.s Ta thấy AI phụ thuộc và F và s. Vậy chọn đáp án D. Trong giới hạn đàn hồi, độ biến dạng tĩ đối của thanh rắn tỉ lệ thuận với đại lượng nào dưới đây? Tiết diện ngang của thanh. ứng suất tác dụng vào thanh. c. Độ dài ban đầu của thanh. D. Cả ứng suất và độ dài ban đầu của thanh. Giải Chọn đáp án B. úng suất tác dụng vào thanh. Độ cứng (hay hệ số đàn hồi) của vật rắn (hình trụ đồng chát) phụ thuộc vào những yếu tố nào dưới đây? Chất liệu của vật rắn. Tiết diện của vật rắn. c. Độ dài ban đầu của vật rắn. D. Cả ba yếu tô' trên. Giải Độ cứng của vật rắn hình trụ đồng chất là: Tr E.s ’ K = ——, trong đó: *0 E: chất vật liệu rắn S: tiết diện vật rắn l0: độ dài ban đầu của vật Vậy chọn đáp án D. Một sợi dây thép đường kính l,5mm có độ dài ban đầu là 5,2m. Tính hệ sô' đàn hồi của sợi dây thép, biết suất đàn hồi của thép là E = 2.1011Pa. Giải Hệ số đàn hồi của dây thép là: = 0,68.l0. (N/m). I. 5.2 rắn lem, vật nặng phải có khôi lượng bằng bao nhiêu? Giải treo vật, thanh rắn chịu tác dụng của trọng lực tại vị trí Khi bằng là: cân hồi Một thanh rắn đồng chất tiết diện đều có hệ số đàn hồi là l00N/m, đầu trên gắn cô định và đầu dưới treo một vật nặng đế thanh bị biến dạng đàn hồi. Biết gia tốc rơi tự do g = lOm/s2. Muốn thanh dài thêm Fđh = p => kAl = mg Khối lượng của vật cần treo để thanh rắn dài thêm 4cm là: kAl 100.1 o2 m = — = = o,l(kg). g io Một thanh thép tròn đường kính 20mm có suất đàn E = 2.l0nPa. Giữ chặt một đầu thanh và nén đầu còn lại bằng một lực F = l,57.lO5N để thanh này biến dạng đàn hồi. Tính độ biến dạng tỉ đô'i của thanh. Giải Theo định luật Húc ta có: ■ ES. ,, ‘0 Độ biến dạng tỉ đối của thanh là: |Al| F 1.57.105