Công thức tính độ cứng của lò xo và bài tập minh họa chi tiết nhất

Công thức tính độ cứng của lò xo là một trong những kiến thức quan trọng đang được các bạn học sinh cực kỳ quan tâm. Với loạt kiến thức về lò xo, rất nhiều em khó nhớ và nhầm lẫn các công thức với nhau. Do vậy, bài viết hôm nay Topnoibat sẽ nêu công thức tính độ cứng của lò xo chính xác và kèm những bài tập minh họa cực dễ hiểu để giúp bạn học sinh nhớ công thức lâu hơn và biết áp dụng vào bài tập tốt nhất.

Xem thêm:

• Công thức tính lực đàn hồi của lò xo và bài tập có lời giải chi tiết
• Công thức tính chu kì, tần số của con lắc lò xo và bài tập có lời giải
• Công thức tính cường độ điện trường và bài tập dễ hiểu

Một số khái niệm về lò xo

Lò xo là vật thể đàn hồi, được sử dụng trong những hệ thống cơ học. Lò xo được chia làm 2 loại là biến dạng theo ý muốn và có lực đàn hồi theo ý muốn.

Các lò xo thường có vị trí cân bằng khi nghỉ và cũng có lò xo có nhiều vị trí nghỉ. Lò xo thường chuyển hóa toàn bộ công năng của ngoại lực khi tác động thành thế năng đàn hồi và nó giải phóng toàn bộ thế năng này trở lại thành công cơ học khi mà không có ngoại lực.

Độ cứng của lò xo hay đàn hồi của lò xo sẽ phụ thuộc vào chất liệu và độ dài của nó.

Lò xo được kí hiệu là K, có đơn vị đo là N/m.

Công thức tính độ cứng của lò xo chính xác và đầy đủ nhất

K = F_đh/|Δℓ| = F_đh|ℓ – ℓ₀|

Trong đó biết:

• Δℓ = |ℓ – ℓ₀| là độ biến dạng của lò xo (đơn vị cm hay m)
• ℓ₀ là độ dài ban đầu của lò xo
• ℓ là độ dài lò xo khi treo vật.
• K là độ cứng (hoặc là hệ số đàn hồi) của lò xo (đơn vị đo là N/m)
• F_đh là lực đàn hồi (đơn vị đo là N)

Những bài tập tính độ cứng của lò xo có lời giải chi tiết

Bài tập 1: Người ta sử dụng hai lò xo. Lò xo thứ nhất khi treo vật 10kg có độ dãn là 14cm. Lò xo thứ 2 khi treo vật 5kg có độ dãn là 6cm. Hãy so sánh độ cứng của 2 loại lò xo này? Lấy g = 10m/s².

Lời giải

Khi ở vị trí cân bằng là: F = P => kΔl = mg

Với lò xo thứ nhất là: k₁.Δl₁ = m₁g => k₁.0,14 = 7g (1)

Với lò xo thứ hai là: k₂.Δl₂ = m₂g => k₂.0,06 = 3g (2)

Lập tỉ số (1)/(2) => (k₁.0,14)/(k₂.0,06) = 7/3 => k₁/k₂ = 1

Như vậy, độ cứng của hai lò xo bằng nhau

Bài tập 2: Tìm độ cứng của hệ 2 lò xo được nối với nhau hình vẽ bên dưới. Tìm độ dãn của lò xo khi mà treo vật m = 2kg. Biết rằng k₁ = k₂ = 200 N/m; g = 10m/s².

Lời giải

Ta có: F = F₁ + F₂ => kΔl = k₁.Δl₁ + k₂.Δl₂

=> k = k₁ + k₂ = 200 + 200 = 400 N/m

Khi vật cân bằng P = F_đh => mg = k.Δl

=> 2.10 = 400.Δl => Δl = 0,05m = 5cm

Hy vọng với khái niệm, công thức và bài tập tính độ cứng của lò xo ở trên sẽ giúp các bạn học sinh nắm vững kiến thức, biết áp dụng công thức vào bài tập phù hợp nhất nhé.