Bồi dưỡng HSG Vật lí THCS Phần 2

Gia sư Thành Được

www.daythem.edu.vn
LỰC – NĂNG LƢỢNG

A. KIẾN THỨC CƠ BẢN
1. Khối lƣợng
* Khối lƣợng: lượng chất chứa trong vật, kí hiệu: m, đơn vị: kg.
* Khối lƣợng riêng của một chất: khối lượng của một đơn vị thể tích vật
làm bằng chất đó.
m
D=
V

D: khối lượng riêng (kg/m3)
m: khối lượng (kg)
V: thể tích (m3)

2. Lực
* Tác dụng của lực. Khi tác dụng lên vật, lực có thể làm thay đổi vận tốc
của vật hoặc làm cho vật bị biến dạng. Lực là một đại lượng vector, được
biểu diễn bằng một mũi tên có:
+ Gốc là điểm đặt của lực.
+ Phương và chiều trùng với phương và chiều của lực.
+ Độ dài tỉ lệ với độ lớn của lực theo một tỉ lệ xích cho trước.
- Hai lực cân bằng là hai lực cùng đặt lên một vật, cùng độ lớn, phương
nằm trên cùng một đường thẳng, ngược chiều nhau.
* Quán tính. Tính chất giữ nguyên vận tốc của vật gọi là quán tính. Khối
lượng của vật càng lớn thì quán tính càng lớn.
* Khi các lực tác dụng lên vật cân bằng nhau, vật tiếp tục đứng yên (nếu
đang đứng yên) hoặc tiếp tục chuyển động thẳng đều (nếu đang chuyển

động). Ta nói vật chuyển động theo quán tính.
* Các lực thƣờng gặp
- Trọng lực: Lực hút của Trái đất tác dụng lên vật. Điểm đặt tại trọng tâm
của vật; hướng từ trên xuống, độ lớn:

P =mg

P: trọng lực (N)
m: khối lượng của vật (kg)
g: hệ số hấp dẫn: 10 (m/s2)

+ Độ lớn của trọng lực tác dụng lên vật gọi là trọng lƣợng của vật.
[Type text]


Gia sư Thành Được

www.daythem.edu.vn

+ Trọng lƣợng riêng của một chất: trọng lượng của một đơn vị thể tích
vật làm bằng chất đó.

d=

P
hay d = 10D
V

d: trọng lượng riêng (N/m3)
P: trọng lượng (N)

V: thể tích (m3)
D: khối lượng riêng (kg/m3)

- Lực đàn hồi: Điểm đặt tại vật gây ra biến dạng; hướng ngược với hướng
biến dạng; độ lớn:

Fđh = kx

Fđh: lực đàn hồi (N)
k: độ cứng của vật biến dạng (N/m)
x: độ biến dạng của vật (m)

- Lực ma sát: Lực ma sát trượt sinh ra khi một vật chuyển động trượt trên
bề mặt của một vật khác; Lực ma sát lăn sinh ra khi một vật lăn trên bề mặt
của một vật khác; Lực ma sát nghỉ giữ cho vật đứng yên khi vật bị tác dụng
của lực khác. Lực ma sát có thể có hại hoặc có ích. Lực ma sát có điểm đặt
tại vật chuyển động (chỗ tiếp xúc); hướng ngược với hướng chuyển động
độ lớn:

Fms =μN

Fms: lực ma sát tác dụng lên vật (N)
 : hệ số ma sát.
N: áp lực của vật lên mặt tiếp xúc.

- Lực đẩy Acsimet: Một vật nhúng vào chất lỏng (hay khí) bị chất lỏng
(hay khí) đẩy thẳng đứng từ dưới lên với độ lớn bằng trọng lượng của phần
chất lỏng mà vật chiếm chỗ. Lực này gọi là lực đẩy Acsimet. Lực đẩy
Acsimet có điểm đặt: tại vật; hướng từ dưới lên; độ lớn:

F = d.V

[Type text]

F: lực đẩy Acsimet (N)
d: trọng lượng riêng chất lỏng (N/m3)
V: thể tích của phần chất lỏng mà vật
chiếm chỗ (m3)


Gia sư Thành Được

www.daythem.edu.vn

Gọi P là trọng lượng của chất lỏng, F là lực đẩy Acsimet khi vật được
nhúng trong chất lỏng:
* Nếu F > P: vật nổi lên.
* Nếu F = P: vật lơ lửng.
* Nếu F < P: vật chìm xuống.
Khi vật nổi trên mặt chất lỏng thì lực đẩy Acsimet là F = d.V , trong đó V
là phần thể tích của phần vật chìm trong chất lỏng, không phải là thể tích
của chất lỏng.
2. Áp suất
* Áp lực là lực ép có phương vuông góc với mặt bị ép.
* Áp suất là độ lớn của áp lực trên một đơn vị diện tích bị ép.
p: áp suất (N/m2)
F: áp lực (N)
F
p=
S: diện tích bị ép (m2)

S
Đơn vị áp suất còn đo bằng Pa: 1 Pa = 1
N/m2
* Áp suất chất lỏng. Chất lỏng gây ra áp suất theo mọi phương lên đáy
bình, thành bình và các vật ở trong lòng nó.

p = h.d

p: áp suất (N/m2)
h: độ sâu (m)
d: trọng lượng riêng chất lỏng (N/m3)

* Bình thông nhau. Trong các bình thông nhau chứa cùng một chất lỏng
đứng yên, các mặt thoáng của chất lỏng ở các nhánh đều có cùng độ cao.
* Máy ép thủy lực.
- Cấu tạo. Bộ phận chính của máy ép thủy lực gồm hai ống hình trụ, tiết
diện s và S khác nhau, thông với nhau, trong có chứa chất lỏng. Mỗi ống
có 1 pít tông.
- Nguyên tắc hoạt động. Khi ta tác dụng 1 lực f lên pít tông A, lực này
f
gây một áp suất p lên mặt chất lỏng p =
áp suất này được chất lỏng
s

[Type text]


Gia sư Thành Được

www.daythem.edu.vn

truyền đi nguyên vẹn tới pít tông B và gây ra lực F nâng pít tông B lên với
F
f
F
áp suất p =
. Ta có:
=
S
s
S
* Áp suất khí quyển. Do lớp không khí bao quanh Trái Đất có trọng
lượng nên mọi vật trên Trái Đất đều chịu tác dụng của áp suất khí quyển.
Độ lớn của áp suất khí quyển ở mặt biển: 101 300 N/m2. Một cột thủy ngân
cao 76 cm cũng gây ra ở đáy một áp suất như thế. Vì vậy: 101 300 N/m2 =
76 cmHg.
3. Công cơ học – Năng lƣợng
* Công cơ học. Khi có lực tác dụng lên vật, trong quá trình vật chuyển dời
theo phương không vuông góc với lực thì ta nói lực ấy đã thực hiện một
công cơ học lên vật. Khi vật có khả năng thực hiện công, ta nói vật đó có
năng lượng.
Nếu độ chuyển dời cùng
phương, cùng chiều với lực thì A: công (J)
công được tính theo công thức: F: lực (N)
s: độ chuyển dời (m)
A  F .s
Đơn vị của công là Jun (J): 1J = 1N.m
* Định luật về công: Không một máy cơ đơn giản nào cho ta lợi về công,
được lợi bao nhiêu lần về lực thì thiệt bấy nhiêu lần về đường đi và ngược
lại.

1
+ Trƣờng hợp ròng rọc động: Ph = Fs, với F = P ; s = 2h.
2
+ Trƣờng hợp mặt phẳng nghiêng: Ph = Fl .
+ Trƣờng hợp đòn bẩy: F1 l1 = F2 l2 .
* Công suất: được xác định bằng công thực hiện trong một đơn vị thời
gian.
P: công suất (W)
A: công (J)
A
P =
t: thời gian (s)
t
Đơn vị của công suất là Oát (W): 1W =
1J/s; 1HP (mã lực): 1HP = 736W

[Type text]


Gia sư Thành Được

www.daythem.edu.vn

* Hiệu suất: tỉ số giữa công có ích và công toàn phần (tính theo %) do các
máy sinh ra gọi là hiệu suất của máy.

H=

Ai
100%

Atp

H: hiệu suất (%)
Ai: công có ích (J)
Atp: công toàn phần (J)

* Cơ năng. Khi vật có khả năng sinh công, ta nói vật có cơ năng. Có hai
dạng cơ năng: động năng và thế năng.
- Động năng. Khi một vật chuyển động, vật có động năng. Vận tốc và khối
lượng càng lớn thì động năng càng lớn.
- Thế năng. Khi một vật ở độ cao nào đó so với mặt đất, vật có thế năng.
Vật ở càng cao thế năng càng lớn; Một vật bị biến dạng, trong quá trình hồi
phục có khả năng sinh công. Vật biến dạng có thế năng đàn hồi. Vật càng
biến dạng, thế năng đàn hồi càng lớn.
- Đơn vị của cơ năng là J.
- Động năng có thể chuyển hóa thành thế năng, ngược lại thế năng cũng có
thể chuyển hóa thành động năng.
* Định luật Bảo toàn cơ năng: Trong các quá trình cơ học, động năng và
thế năng không tự sinh ra cũng không tự mất đi, chúng chỉ chuyển hóa từ
dạng này sang dạng kia.

[Type text]


Gia sư Thành Được

www.daythem.edu.vn

B. BÀI TẬP VẬN DỤNG
1. Dạng 1: Khối lƣợng – Lực – Áp suất

1.1. Một thỏi hợp kim có thể tích 1 dm3 và khối lượng 9,850 kg. tạo bởi
bạc và nhôm. Xác định khối lượng của bạc và nhôm trong hợp kim đó,
biết rằng khối lượng riêng của bạc là 10500 kg/m3và của nhôm là 2700
kg/m3.
ĐS: 9,625 kg; 0,225 kg.

1.2. Người ta pha trộn đồng và bạc với nhau để tạo thành một hợp
kim có khối lượng riêng D. Cho biết khối lượng riêng của đồng là D1,
của bạc là D2. Tính tỷ lệ k khối lượng đồng và bạc cần pha trộn là bao
nhiêu ?
D ( D  D)
ĐS: k  1 2
D2 ( D  D1 )
* Một hợp kim A được tạo nên từ các kim loại đồng và bạc. Tỉ lệ khối
lượng đồng và bạc trong hợp kim A lần lượt là 80% và 20%.
a) Tìm khối lượng riêng của hợp kim A.
b) Một hợp kim B được tạo nên từ kim loại vàng và hợp kim A nêu trên.
Hợp kim B được dùng để chế tạo một chiếc vương miện. Chiếc vương
miện hoàn toàn đặc, không bị bộng, rỗng bên trong. Các phép cân và đo
cho biếc vương miện có khối lượng là 75 g và thể tích 5 cm3. Tìm khối
lượng của vàng trong vương miện.
Cho biết khối lượng riêng của đồng là 8,9 g/cm3, của bạc là 10,5 g/cm3,
của vàng là 19,3 g/cm3.
ĐA: 9,2 g/cm3; 55,4 g
* Một hợp kim A được tạo nên từ các kim loại đồng và bạc. Tỉ lệ khối lượng
đồng và bạc trong hợp kim A lần lượt là 80% và 20%.
a) Tìm khối lượng riêng của hợp kim A.
b) Một hợp kim B được tạo nên từ kim loại vàng và hợp kim A nêu trên.
Hợp kim B được dùng để chế tạo một chiếc vương miện. Chiếc vương miện
hoàn toàn đặc, không bị bộng, rỗng bên trong. Các phép cân và đo cho biết

vương miện có khối lượng 75 g và thể tích 5 cm3. Tìm khối lượng của vàng
trong vương miện.
Cho khối lượng riêng của đồng 8,9 g/cm3; của bạc 10,5 g/cm3; của vàng
[Type text]


Gia sư Thành Được

www.daythem.edu.vn

19,3 g/cm3.
HD:

1.3. Trong bảng kết quả dưới đây hàng (1) ghi chiều dài lò xo, h àng (2)
ghi trọng lượng tương ứng tác dụng vào lò xo.trong bảng có 1 số ô người
quan sát chưa ghi.

a) Hãy ghi các giá trị thích hợp vào ô trống và giải thích.
b) Tìm chiều dài của lò xo khi không có quả nặng.
ĐS: 15 N, 14 cm, 14,5 cm; 11 cm.

1.4. Một chiếc phà có diện tích đáy không thay đổi 720 m 2 , nếu đưa
xuống phà 16 chiếc xe, mỗi chiếc có khối lượng trung bình 1 100 kg thì
phà sẽ chìm sâu thêm bao nhiêu? Biết khối lượng riêng của nước là
1g/cm3.
ĐS: h  0, 24m .
1.5. Một vật có trọng lượng riêng 26 000 N/m3 .Treo vật vào lực kế rồi
nhúng vật ngập trong nước thì lực kế chỉ 150 N. Hỏi ngoài không khí thì
lực kế chỉ bao nhiêu? Cho biết trọng lượng riêng của nước là 10 000 N/m3.
ĐS: 243,75 N.

1.6. Một vật trọng lượng riêng là 26 000 N/m3 nhúng vào trong nước thì
nặng 150 N. Hỏi ở ngoài không khí nó nặng bao nhiêu? Cho biết trọng
lượng riêng của nước là 10 000 N/m3.
ĐS: …

[Type text]


Gia sư Thành Được

www.daythem.edu.vn

1.7. Có hai vật thể tích là V và 2V, khi treo vào hai đĩa cân thì cân ở trạng
thái cân bằng. Sau đó vật lớn được dìm vào dầu có trọng lượng riêng d1 =
9000 N/m3. Phải dìm vật nhỏ vào chất lỏng có trọng lượng riêng bao nhiêu
để cân vẫn cân bằng? (Bỏ qua lực đẩy Acsimet của không khí)
ĐS: …

* Trên một cái móng dài 10 m, rộng 40 cm, người ta muốn xây một bức
tường dài 10 m, rộng 22 cm. Áp suất tối đa mà nền đất chịu được là 40 000
N/m2. Tính chiều cao giới hạn của bức tường? Biết khối lượng riêng trung
bình của bức tường là 1 900 kg/m3.
ĐS: 3,8 m

* Trên cái móng dài 10 m, rộng 40 cm, người ta xây dựng một bức
tường dài 10 m, rộng 22 cm. Áp suất tối đa mà nền đất chịu được là
100 000 N/m2. Khối lượng riêng trung bình của bức tường là 1900
kg/m3. Tính chiều cao giới hạn của bức tường.
ĐS: hmax = 9,569 m

* Để kéo chiếc ô tô con ra khỏi chỗ lầy ở mép đường, người lái xe làm như
sau: buộc chặt một đầu dây cáp vào cái móc ở đầu xe, kéo căng dây và
buộc đầu kia vào một cái cây to cách đầu xe một khoảng l = 12 m. Sau đó,
anh ta đứng cả người bằng cách chụm hai chân lên điểm giữa A của sợi
dây. Kết quả dây bị chùng xuống một chút và xe bắt đầu dịch chuyển khi
điểm giữa của sợi dây thấp hơn vị trí nằm ngang ba đầu một khoảng h.
HD: Khi dây chùng xuống, do góc  (góc hợp bởi sợi dây và phƣơng thẳng
đứng) lớn có thể tạo ra lực căng T rất lớn của dây cáp, đủ sức kéo xe ra chỗ lầy. Lực
này có thể lớn hơn rất nhiều lực F mà ngƣời lái tác dụng vào dây tại A (F là trọng
lƣợng của ngƣời lái).
Tại thời điểm xe bắt đầu chuyển động: 2T cos   P . coi độ dãn của dây là rất bé,
ta có:

cos 

h
2h
Pl

T 
 4500 N .
l/2 l
4h

* Đặt thẳng đứng khối trụ kim loại đồng chất vào trong bình chứa có đáy
nằm ngang. Đổ nước vào bình. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của áp lực
khối trụ tác dụng lên đáy bình và độ cao của mực nước trong bình như hình
vẽ.
a) Xác định chiều cao, diện tích đáy khối trụ, khối lượng riêng của chất

làm khối trụ.
[Type text]