CHUYÊN ĐỀ CẮT VÀ GHÉP LÒ XO
1. PHƯƠNG PHÁP GIẢI
a. Cắt lò xo
Lò xo có độ cứng \({k_0}\), chiều dài \({l_0}\) cắt thành hai lò xo có độ cứng và chiều dài lần lượt là: \({k_1};{l_1}\) và \({k_2};{l_2}\). Khi đó, ta có:
\({k_0}{l_0} = {k_1}{l_1} = {k_2}{l_2}\)
b. Ghép lò xo
- Hai lò xo ghép nối tiếp:
+ Độ cứng: \(\frac{1}{k} = \frac{1}{{{k_1}}} + \frac{1}{{{k_2}}}\)
+ Tương tự với nhiều lò xo ghép nối tiếp: \(\frac{1}{k} = \frac{1}{{{k_1}}} + \frac{1}{{{k_2}}} + ... + \frac{1}{{{k_n}}}\)
- Hai lò xo ghép song song:
+ Độ cứng: \(k = {k_1} + {k_2}\)
+ Tương tự với nhiều lò xo ghép song song: \(k = {k_1} + {k_2} + ... + {k_n}\)
2. BÀI TẬP VÍ DỤ
Ví dụ 1: Một lò xo có độ dài l = 50cm, độ cứng k = 50N/m. Cắt lò xo làm hai phần có chiều dài lần lượt là \({l_1} = 20cm,{l_2} = 10cm\). Tìm độ cứng của mỗi đoạn.
Hướng dẫn giải
Ta có: \(kl = {k_1}{l_1} = {k_2}{l_2} \Leftrightarrow 50.0,5 = {k_1}.0,2 = {k_2}.0,1\)
\( \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}{k_1} = 125N/m\\{k_2} = 250N/m\end{array} \right.\)
Ví dụ 2: Lò xo 1 có độ cứng \({k_1} = 400N/m\), lò xo 2 có độ cứng \({k_2} = 600N/m\). Hỏi:
a) Nếu ghép song song thì độ cứng là bao nhiêu?
b) Nếu ghép nối tiếp thì độ cứng là bao nhiêu?
Hướng dẫn giải
a) Hai lò xo ghép song song:
\(k = {k_1} + {k_2} = 400 + 600 = 1000N/m\)
b) Hai lò xo ghép nối tiếp:
\(\frac{1}{k} = \frac{1}{{{k_1}}} + \frac{1}{{{k_2}}} = \frac{1}{{400}} + \frac{1}{{600}} \Rightarrow k = 240N/m\)
3. BÀI TẬP VẬN DỤNG
Bài 1: Một xo có chiều dài tự nhiên 90cm, độ cứng 200N/m cắt thành 2 lò xo có chiều dài 50cm độ cứng k1 và 40cm độ cứng k2 và
a)Tính k1, k2
b) Tính độ cứng của hệ lò xo ghép nối tiếp và song song.
Đ/S:
a) k1 = 330N/m; k2 = 45-N/m
b) nối tiếp: k = 200N/m; song song: k = 810N/m
Bài 2: Cho hai lò xo có cùng chiều dài tự nhiên và độ cứng lần lượt là k1 = 40 N/m, k2 = 60 N/m. Đầu trên của hai lò xo cùng gắn vào một điểm cố định, đầu dưới của hai lò xo cùng gắn vào quả nặng khối lượng 180 g. Biết gia tốc rơi tự do là 10 m/s2.2.. Tính độ biến dạng của chúng khi quả nặng nằm cân bằng.
Đ/s: 1,8cm
Bài 3: Cho hệ lò xo và quả nặng được bố trí như hình vẽ. Qủa nặng có khích thước không đáng kể. Lò xo một có độ cứng 25 N/m và chiều dài tự nhiên l0101 = 48 cm. Lò xo hai có độ cứng 50 N/m và dài l0202 = 46 cm. Biết AB = 100 cm. Khi quả nặng ở vị trí cân bằng, tính độ biến dạng của mỗi lò xo.
Đ/S: Δl1 = 4 cm; Δl2 = 2cm
Bài 4: Hệ hai lò xo được ghép như hình vẽ. Tìm độ cứng của lò xo tương đương.
Đ/s:
Hệ (1): k = k1 + k2
Hệ (2): \(k=\frac{{{k}_{1}}{{k}_{2}}}{{{k}_{1}}+{{k}_{2}}}\)
Bài 5: Hai lò xo A và B có chiều dài tự nhiên bằng nhau được bố trí như hình vẽ. Độ cứng của lò xo A là 100 N/m. Khi kéo đầu tự do của lò xo B ra, lò xo A dãn 5 cm, lò xo B dãn 1 cm. Tính độ cứng của lò xo B
A. 100 N/m. B. 25 N/m.
C. 350 N/m. D. 500 N/m.
Bài 6: Hai lò xo L1, L2 có độ cứng k1 = 100 N/m và k2 = 150 N/m được móc vào nhau. Nếu kéo đầu C ra bằng một lực F, hệ lò xo dãn 1 đoạn Δl. Người ta gọi lò xo mà khi bị kéo ra với lực F cũng bị dãn một đoạn Δl như hệ trên là lò xo tương đương với hệ trên. Tính độ cứng k của lò xo đó.
A. 120 N/m. B. 60 N/m.
C. 100 N/m. D. 200 N/m.
---(Hết)---
Trên đây là toàn bộ nội dung tài liệu Chuyên đề Cắt và ghép lò xo môn Vật Lý 10 năm 2021. Để xem thêm nhiều tư liệu hữu ích khác, các em đăng nhập vào trang Chúng tôi 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.
