GIẢI BÀI TẬP LỰC ĐÀN HỒI CỦA LÒ XO – ĐỊNH LUẬT HÚC
Bài 1: Một cơ hệ gồm bốn thanh nhẹ nối với nhau bằng các khớp, một lò xo nhẹ tạo thành hình vuông. Ban đầu lò xo dài tự nhiên 10cmF. Khi treo vật 500g thì góc nhọn giữa hai thanh (khớp không gắn lò xo) là α = 60°. Lấy g = 10m/s2.Tính độ cứng k của lò xo.
Giải
Do đối xứng nên lực căng của tất cả các thanh bằng nhau.
- Điều kiện cân bằng của khớp dưới cùng suy ra:
\(T = \frac{P}{{2\cos {{30}^0}}} = \frac{5}{{\sqrt 3 }}N\)
- Điều kiện cân bằng của một đầu lò xo suy ra:
\({F_{dh}} = 2T\cos {60^0} = \frac{5}{{\sqrt 3 }}\)
- Gọi a là cạnh hình vuông; b, b’ là chiều dài ban đầu và về sau của lò xo ta có:
\(a = \frac{b}{{\sqrt 2 }};b' = a = \frac{b}{{\sqrt 2 }}\)
- Độ cứng của lò xo:
\(k = \frac{{{F_{dh}}}}{{\Delta l}} = \frac{{{F_{dh}}}}{{b - \frac{b}{{\sqrt 2 }}}} \approx 98,6(N/m)\)
Bài 2: Một con lắc lò xo gồm quả cầu khối lượng 100g gắn vào lò xo nhẹ có độ cứng 50 N/m và chiều dài tự nhiên 12 cm. Đặt con lắc trên một mặt phẳng nghiêng một góc α so với mặt phẳng ngang thì chiều dài lò xo khi đó là 11 cm. Bỏ qua ma sát, lấy g = 10m/s2. Tính góc α.
Giải
Trọng lực \(\vec P\) được phân tích thành 2 lực thành phần:
\(\overrightarrow P = \overrightarrow {{P_t}} + \overrightarrow {{P_n}} \)
- Thành phần \(\vec P_t\) nén lò xo, do đó lò xo gây ra lực đàn hồi chống lại lực nén này (định luật III Niuton).
- Tại vị trí cân bằng ta có \(\vec F_{dh}\) cân bằng với \(\vec P_t\)
Bài 3: Một lò xo có một đầu cố định. Khi kéo đầu còn lại với lực 2N thì lò xo dài 22cm. Khi kéo đầu còn lại với lực 4N thì lò xo dài 24cm. Độ cứng của lò xo này là?
Giải
- Vì độ cứng k của lò xo không đổi nên ta có:
\(\begin{array}{l} k = \frac{{{F_1}}}{{\Delta {l_1}}} = \frac{{{F_2}}}{{\Delta {l_2}}}\\ \Delta {l_1} = {l_1} - {l_0};\Delta {l_2} = {l_2} - {l_0} \end{array}\)
- Áp dụng tính chất tỉ lệ thức, ta được:
\(\begin{array}{l} k = \frac{{{F_1}}}{{\Delta {l_1}}} = \frac{{{F_2}}}{{\Delta {l_2}}} = \frac{{{F_2} - {F_1}}}{{\Delta {l_2} - \Delta {l_1}}} = \frac{{{F_2} - {F_1}}}{{{l_2} - {l_1}}}\\ = \frac{{4 - 2}}{{0,24 - 0,22}} = 100\,(N/m) \end{array}\)
Bài 4: Một lò xo có chiều dài tự nhiên là 25 cm. Khi nén lò xo để nó có chiều dài 20 cm thì lực đàn hồi của lò xo bằng 10 N. Nếu lực đàn hồi của lò xo là 8 N thì chiều dài lò xo khi đó là?
Giải
- Khi nén lực 10N
\( \Rightarrow k = \frac{{{F_1}}}{{\Delta {l_1}}} = \frac{{10}}{{0,25 - 0,2}} = 200\,(N/m)\)
- Khi lực đàn hồi là: F2 = 8 N thì độ biến dạng lò xo:
\(\Delta {l_2} = \frac{{{F_2}}}{k} = \frac{8}{{200}} = 0,04m = 4cm\)
- Suy ra chiều dài khi đó là:
\({l_2} = {l_0} \pm \Delta {l_2} = 21\,\,cm\,\,\, \vee = 29\,\,\,cm\)
...
------( Nội dung tiếp theo của tài liệu, các em vui lòng đăng nhập để xem online hoặc tải về máy)------
Trên đây là một phần trích dẫn nội dung tài liệu Hướng dẫn giải bài tập Lực đàn hồi của lò xo và Định luật Húc môn Vật Lý 10 năm 2020-2021. Để xem toàn bộ nội dung 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.
Chúc các em học tập tốt !
