Lực đàn hồi là một trong những kiến thức quan trọng môn Vật Lý, được áp dụng nhiều ngoài thực tế. Bởi vậy, dù bạn học sinh chuyên Vật Lý hay không thì cũng nên học, nhớ công thức bởi nó thường được áp dụng vào đề thi. Để giúp bạn đọc hiểu và nắm vững kiến thức về lực đàn hồi thì bài viết hôm nay Top Nổi Bật sẽ nêu chi tiết về khái niệm, công thức tính lực đàn hồi của lò xo và cho một số bài tập minh họa có lời giải chi tiết nhất.
Xem thêm:
- Công thức tính lực cản và bài tập có lời giải dễ hiểu
- Công thức tính lực tương tác giữa 2 điện tích và bài tập có lời giải
- Công thức tính lực ma sát trên mặt phẳng nghiêng và bài tập minh họa
- Khái niệm, công thức tính lực từ và bài tập minh họa có lời giải
Khái niệm về lực đàn hồi là gì?
Lực đàn hồi được hiểu là lực sinh ra khi mà vật đàn hồi bị biến dạng.
Ví dụ: Lực gây ra bởi một lò xo khi mà nó bọ nén hoặc kéo giãn ra.
Lực đàn hồi có xu hướng chống lại những nguyên nhân sinh ra nó. Tức là nó có xu hướng đưa vật trở về trạng thái ban đầu khi chưa bị biến dạng.
Hướng và điểm đặt của lực đàn hồi lò xo
- Lực đàn hồi xuất hiện ở hai đầu của lò xo và tác dụng vào những vật tiếp xúc với lò xo làm cho nó bị biến dạng
- Hướng của lực đàn hồi ở mỗi đầu của lò xo ngược với hướng của ngoại lực gây ra biến dạng
- Khi lò xo bị giãn lực đàn hồi của lò xo hướng theo trục của lò xo vào phía bên trong.
- Khi lò xo bị nén lực đàn hồi của lò xo hướng theo trục của lò xo ra bên ngoài.
Giới hạn lực đàn hồi của lò xo
Mỗi lò xo hoặc mỗi vật đàn hồi có một giới hạn nhất định. Nếu trong lượng của tải vượt quá mức giới hạn đàn hồi thì lò xo sẽ không co được về chiều dài lúc ban đầu nữa.
Công thức tính lực đàn hồi của lò xo chính xác
Theo định Luật Húc, trong giới hạn đàn hồi, độ lớn lực đàn hồi của lò xo sẽ tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo, công thức như sau:
Fđh = k.|Δl| = k|l – l0|
Trong đó có Fđh là độ lớn của lực đàn hồi (đơn vị N)
k là độ cứng của lò xo (đơn vị N/m)
Δl = l – l0 chính là độ biến dạng của lò xo (đơn vị m)
Δl > 0 thì lò xo biến dạng giãn
Δl < 0 thì lò xo biến dạng nén
l là chiều dài của lò xo sau khi bị biến dạng nén hoặc gian (đơn vị m)
l0 là chiều dài ban đầu của lò xo (đơn vị m)
Một số kiến thức liên quan đến lực đàn hồi của lò xo
- Khi lò xo được treo thẳng đứng, một đầu gắn cố định, đầu còn lại được treo vật m, ở trạng thái vật m nằm cân bằng thì có công thức là:
Fđh = P => k.|Δl| = mg
- Công thức tính độ cứng của lò xo là:
k = mg/Δl
Một số chú ý
- Đối với dây cao su hay dây thép thì lực đàn hồi chủ xuất hiện khi bị ngoại lực kéo giãn. Bởi thế lực đàn hồi trong trường hợp này sẽ được gọi là lực căng.
- Đối với mặt tiếp xúc bị biến dạng khi bị ép vào với nhau thì lúc này lực đàn hồi có phương vuông góc với mặt tiếp xúc.
Những bài tập tính lực đàn hồi của lò xo có lời giải dễ hiểu
Bài tập 1: Phải treo một vật có khối lượng bằng bao nhiêu vào lò xo có độ cứng là k = 200 N/m để lò xo giãn ra được 30cm? Lấy g = 10 m/s2.
Lời giải
Fđh = k|Δl| = mg => 200.0,3 = m.10 => m = 6kg
Bài tập 2: Cho lò xo có chiều dài tự nhiên bằng 32 cm. Lò xo được giữ cố định một đầu, còn đầu kia chịu một lực kéo bằng 6,0 N. Khi ấy lò xo dài 35 cm. Hỏi độ cứng của lò xo lúc đó bằng bao nhiêu?
Lời giải
F = Fđh = k|l – l0| => k = 6/(0,35 – 0,32) = 200 N/m
Bài tập 3: Một lò xo có chiều dài tự nhiên là 25 cm và độ cứng là 150 N/m. Giữ cố định một đầu và tác dụng vào đầu kia một lực 4 N để nén lò xo. Khi đó chiều dài của lò xo là bao nhiêu?
Lời giải
F = Fđh = k.|l – l0|
Mà lò xo bị nén nên l < l0
=> 4 = 150.(0,25 – l)
=> l = 0,335 (cm)
Bài viết trên của chúng tôi là tổng hợp toàn bộ kiến thức về lực đàn hồi của lò xo. Hy vọng nó sẽ giúp bạn học tập hiểu bài, nhớ công thức và giải quyết những bài tập liên quan nhanh nhất nhé.
