Giải sgk vật lí 10 – cánh diều bài (21)

Bài 2. Sự biến dạng
Mở đầu
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 cơng 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:
Có thể phân biệt biến dạng theo các cách khác nhau:
+ Biến dạng đàn hồi.
+ Biến dạng dẻo.
Ví dụ:
+ Dùng tay kéo dãn lị xo làm nó bị biến dạng, khi tay thơi kéo thì lị xo trở về
hình dạng ban đầu, đó là biến dạng đàn hồi.


Dùng tay kéo dãn lị xo làm nó biến dạng

Thơi kéo, lò xo trở về trạng thái ban đầu
+ Khi dùng tay kéo mạnh làm lị xo biến dạng, thơi tác dụng lực thì lị xo khơng
trở về trạng thái ban đầu thì đó là biến dạng dẻo.

Trong biến dạng đàn hồi có thể chia thành
+ Biến dạng nén
Ví dụ: Dùng hai tay nén lò xo lại, làm lò xo bị biến dạng, khi bng tay ra, lị xo
trở về trạng thái ban đầu.

+ Biến dạng kéo

Ví dụ: Dùng hai tay kéo dãn một dây cao su như hình vẽ, khi bng tay, dây cao
su trở về trạng thái ban đầu.

Ngồi ra cịn có biến dạng lệch (hay biến dạng trượt), biến dạng xoắn, biến dạng
uốn.
Ví dụ: Lực tác dụng về hai phía làm cho khớp nối bị biến dạng trượt (như hình

vẽ).
Ví dụ: Dùng tay uốn cong một thước nhựa, bng tay ra nó lại trở về trạng thái
ban đầu, đó là biến dạng uốn.

Ví dụ: Giữ cố định một đoạn dây đồng, đầu kia tác dụng lực làm dây bị biến dạng
xoắn.

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:
- Khi bị biến dạng nén, miếng cao su ngắn lại và bị phình ra ở phần giữa (tăng
chiều rộng, giảm chiều dài).
- Khi bị biến dạng kéo, miếng cao su dài ra, phần giữa nhỏ lại (chiều rộng giảm
đi, chiều dài tăng lên).
II. Định luật Hooke (Húc)
2. Thí nghiệm

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:


Độ giãn càng lớn khi lực tác dụng vào lò xo càng lớn. Do lực đàn hồi xuất hiện
cân bằng với trọng lực nên ta có mối liên hệ: lực đàn hồi và độ giãn của lò xo tỉ
lệ thuận với nhau.
3. Định luật Hooke
Luyện tập
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:
Đổi 25 mm = 0,025 m
Áp dụng định luật Hooke k =

F
2,5
=
= 100 (N/m)
l 0,025

4. Ứng dụng định luật Hooke
Luyện tập 2 trang 116 Vật lí 10:
Bảng dưới đây là số liệu của một thí nghiệm về độ giãn lò xo:
Trọng

lượng

0

1

2

3

4

5

6

100

110

120

130

140

155

180

?

?

?

?

?

?

?

(N)
Chiều

dài

(mm)
Độ giãn (mm)

a) Độ dài tự nhiên của lị xo là bao nhiêu?
b) Hồn thành bảng số liệu.
c) Vẽ đồ thị để 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 lị xo là 100 mm.
b) Hồn thành bảng số liệu
Trọng

lượng

0

1

2

3

4

5

6

100

110

120

130

140

155

180

0

10

20

30

40

55

80

(N)
Chiều

dài

(mm)
Độ giãn (mm)

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

xo

d) Đánh dấu điểm giới hạn đàn hồi


e) Vùng mà độ giãn tỉ lệ với trọng lượng được đánh dấu trên đồ thị (khi F từ 0 –
4 N)

f)


Căn cứ vào đồ thị, ta thấy khi độ giãn của lị xo là 15 mm thì độ lớn trọng lực tác
dụng lên lò xo là 1,5 N.
g) Khi lò xo có độ dài 125 mm, thì lị xo đã giãn 25 mm, từ đồ thị ta xác định được
trọng lượng của vật là 2,5 N

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) Lị xo nào có độ cứng lớn nhất?
b) Lị xo nào có độ cứng nhỏ nhất?
c) Lị xo nào khơng tn theo định luật Hooke?
Trả lời:
a) Ta có cơng thức tính độ cứng của lị xo k =

F
l

Với cùng một lực F thì lị xo nào cứng hơn thì độ dãn nhỏ hơn.
Từ đồ thị ta thấy cùng một lực F thì ∆l1 < ∆l3 < ∆l3 < ∆l4, vậy k1 > k2 > k3 > k4


Vậy: lị xo D có độ cứng lớn nhất
b) Lị xo A có độ cứng nhỏ nhất.
c) Lị xo D và B tuân theo định luật Húc, lò xo A và C không tuân theo định luật
Hooke.