BÀI 23 ĐỊNH LUẬT HOOKE

Câu 1: Tính chất cơ bản của một lò xo là gì? Hai lò xo có cùng chiều dài nhưng làm bởi hai loại vật liệu khác nhau thì có đặc tính khác nhau như thế nào khi chịu lực tác dụng ? Trong bài này, ta sẽ tìm phương án thí nghiệm để thiết lập hệ thức liên hệ giữa lực tác dụng và độ biến dạng của lò xo.

Giải nhanh: 

Tính chất cơ bản của một lò xo là độ cứng và giới hạn đàn hồi của nó. Hai lò xo có cùng chiều dài nhưng được làm bởi hai loại vật liệu khác nhau thì sẽ có độ cứng và giới hạn đàn hồi khác nhau.

1. Mối liên hệ giữa lực đàn hồi và độ biến dạng của lò xo

Câu  1:
a, Dựa vào bộ dụng cụ đề xuất, hãy thiết kế phương án thí nghiệm( trong đó thể hiện rõ các bước tiến hành) để tìm ra mối liên hệ giữa lực đàn hồi và độ biến dạng của lò xo.

b, Tiến hành thí nghiệm khảo sát, ghi lại số liệu đo được vào bảng số liệu như gợi ý trong ảnh 23.1

Giải nhanh: 

a, Dụng cụ: Giá đỡ, 2 đến 3 lò xo thẳng khác nhau, 1 vài vật nặng, thước đo, cân.

Cách tiến hành: 
- Đo chiều dài ban đầu của 3 lò xo.
- Treo lò xo 1 đầu cố định lên giá rồi treo từng loại vật nặng khác nhau vào đầu kia của lò xo( Hình 23.1). Sau đó đo độ biến dạng của lò xo. 
- Làm tương tự với các lò xo còn lại rồi điền vào bảng như bảng 23.1.

b, Học sinh tự khảo sát và tính toán như mẫu trong bảng 23.1

Câu 2:
a, Dựa vào số liệu đo được hoặc từ bảng 23.1 vẽ đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa độ biến dạng của lò xo và lực tác dụng lên lò xo.

b. Nhận xét về hình dạng của đồ thị và rút ra kết luận.

Giải nhanh: 

a, Học sinh tự khảo sát bằng thí nghiệm thực tế và vẽ đồ thị

b, Trong giới hạn đàn hồi, lò xo tỉ lệ thuận với lực tác dụng. Hệ số tỉ lệ đặc trưng cho mỗi lò xo và được gọi là độ cứng của lò xo.

Câu 3: Dựa vào đồ thị Hình 23.2, hãy xác định độ cứng của hai lò xo tương ứng với hai đường biểu diễn xanh và đỏ.

Giải nhanh: 

Ta có công thức tính độ cứng 

Đường màu xanh: 

k= 5:0,4 = 12,5 ( N/m)

Đường màu đỏ:

k= 5:0,6 = 8,33 ( N/m)

2. Định luật hooke

Câu 1: Hãy sử dụng những dụng cụ học tập của em và cân hiện số để xác định độ cứng lò xo trong bút bi ( 23.6)

Giải nhanh: 

Các bước tiến hành:

Đo chiều dài chiếc lò xo trong bút bi

Cân khối lượng của cục tẩy

Cố định 1 đầu của lò xo, đầu còn lại treo cục tẩy vào. Để lò xo theo chiều thẳng đứng.

Đo chiều dài mới và lo xo và tính độ giãn của lò xo

=> theo công thức F= k.∆l => độ cứng của lò xo là:  k= F/ ∆l  = m.g/∆l 

m là khối lượng của cục tẩy, g là gia tốc trọng trường

Câu 2: Một học sinh thực hiện thí nghiệm đo độ cứng của một lò xo thẳng đứng cào một điểm cố định, đầu kia của lò xo được buộc lần lượt vào nhiều vật có trọng lượng khác nhau. Học sinh này đo được các chiều dài của lò xo như trong bảng.

a, Điền vào ô trống trong bảng.

b, Vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ giãn lò xo theo lực tác dụng vào lò xo. Tính độ cứng của lò xo dùng trong thí nghiệm.

Giải nhanh: 

a,

b, 

Câu 3: Xương là một bộ phận của cơ thể, có nhiều hình dạng với các vai trò khác nhau như: hỗ trợ cấu trúc cơ thể, bảo vệ các cơ quan quan trọng và cho phép cơ thể di chuyển. Ngoài ra, xương còn là một bộ phận có tính đàn hồi. Xem xương đùi của người tương đương với lò xo có độ cứng 1.10¹⁰ N/m. Hãy tính độ nén của mỗi xương đùi khi mang trên vai một vật nặng có khối lượng 20kg. Giả sử toàn bộ trọng lực của vật nặng phân bố đều cho 2 chân và ban đầu xương đùi chưa bị nén

Giải nhanh: 

Ta có F= k.∆l 

=>∆l  = 20.9,8/(2.10¹⁰) = 9,8.10^-9 (m)