Công thức tính lực đàn hồi của lò xo, định luật Húc

Lực đàn hồi là một lực mà khi vật đàn hồi bị biến dạng, lực này được sinh ra. Nó có thể xảy ra khi một lò xo bị nén lại hoặc bị kéo dãn ra. Lực đàn hồi có xu hướng chống lại nguyên nhân gây ra biến dạng của nó.

1. Lực đàn hồi là gì?

Lực đàn hồi là lực xuất hiện khi một vật bị biến dạng đàn hồi và có xu hướng chống lại nguyên nhân gây ra biến dạng đó.

Bạn đang xem: Công thức tính lực đàn hồi của lò xo, định luật Húc

2. Công thức lực đàn hồi

Công thức tính lực đàn hồi của lò xo được xác định theo công thức sau:

Fđh = k.|Δl|

Trong đó:

• k là độ cứng của lò xo.
• |Δl| là độ biến dạng của lò xo.

Công thức trên còn có thể được áp dụng để tính lực đàn hồi do trọng lực, với công thức:

P = Fđh ⇔ m.g = k.|Δl| ⇔ k = frac{{m.g}}{{|Δl|}}

Vậy công thức tính lực đàn hồi của lò xo là k = frac{{m.g}}{{|Δl|}}.

3. Đặc điểm lực đàn hồi của lò xo

Lực đàn hồi của lò xo có các đặc điểm sau:

• Lực đàn hồi xuất hiện khi lò xo bị biến dạng và tác động lên các vật tiếp xúc hoặc gắn với hai đầu của nó.
• Lực đàn hồi có các đặc điểm về phương, chiều và độ lớn:
  • Phương: theo trục của lò xo.
  • Chiều: ngược với ngoại lực gây ra biến dạng. Khi lò xo bị căng, lực đàn hồi của lò xo hướng vào trong, trong khi lò xo bị nén, lực đàn hồi của lò xo hướng ra ngoài.
  • Độ lớn: tuân theo định luật Hooke.

4. Lực đàn hồi phụ thuộc vào yếu tố nào?

Lực đàn hồi phụ thuộc vào biến dạng của vật đàn hồi. Độ biến dạng của vật đàn hồi sẽ phụ thuộc phần lớn vào chất liệu cấu thành lên nó.

Nếu vật đàn hồi là lò xo, có thể rút ra một số nhận xét sau:

• Lò xo chỉ giãn nếu các vòng của nó được quấn một cách đều đặn. Nếu kéo giãn lò xo ra khỏi giới hạn đàn hồi của nó, hay nói cách khác, nếu ta kéo các vòng bị biến dạng không đều nhau, thí nghiệm sẽ thất bại.
• Tính đàn hồi của lò xo sẽ phụ thuộc phần lớn vào vật liệu làm lò xo. Thép và đồng có tính đàn hồi khá tốt, đó là hai vật liệu được sử dụng chủ yếu để làm lò xo.

Lực đàn hồi có nhiều ứng dụng trong cuộc sống, ví dụ như:

• Cầu bật cho các vận động viên nhảy đà.
• Lò xo giảm xóc ở xe máy.
• Lò xo trong các loại súng hơi.
• Ná cao su – trò chơi của trẻ em.
• Dàn dây đàn hồi cho các vận động viên nhào lộn.
• Nhịp đàn hồi ở các bánh xe, ô tô, tàu hỏa, đệm mút của giường nằm, ghế ngồi xe ô tô, cánh cung.

5. Định luật Húc

Trong giới hạn đàn hồi, độ lớn lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo. Định luật Húc được biểu diễn bằng công thức sau:

Fđh = k.∆l

Trong đó:

• k là hệ số đàn hồi (độ cứng của lò xo) (N/m): phụ thuộc vào bản chất và kích thước của lò xo.
• ∆l = l – l0 : độ biến dạng của lò xo (m).
• l là chiều dài khi biến dạng (m).
• l0 là chiều dài tự nhiên (m).
• Fđh là lực đàn hồi (N).

6. Lực đàn hồi trong những trường hợp đặc biệt

• Đối với dây cao su hay dây thép: lực đàn hồi chỉ xuất hiện khi bị kéo dãn, nên gọi là lực căng dây.
• Đối với các mặt tiếp xúc: lực đàn hồi xuất hiện khi bị ép có phương vuông góc với bề mặt tiếp xúc, gọi là phản lực đàn hồi.

Bài tập tính lực đàn hồi của lò xo, định luật Húc

Câu 1: Khi nói về lực đàn hồi của lò xo, phát biểu nào sau đây là sai?
A. Lực đàn hồi luôn có chiều ngược với chiều biến dạng của lò xo.
B. Trong giới hạn đàn hồi, lực đàn hồi luôn tỉ lệ thuận với độ biến dạng.
C. Khi lò xo bị căng, lực đàn hồi có phương dọc theo trục lò xo.
D. Lò xo luôn lấy lại được hình dạng ban đầu khi thôi tác dụng lực.

Câu 2: Hai người cầm hai đầu của một lực kế lò xo và kéo ngược chiều những lực bằng nhau, tổng độ lớn hai lực kéo là 100 N. Lực kế chỉ gia trị là:
A. 50 N.
B. 100 N.
C. 0 N.
D. 25 N.

Câu 3: Một vật có khối lượng 200 g được treo vào một lò xo theo phương thẳng đứng thì chiều dài của lò xo là 20 cm. Biết khi chưa treo vật thì chiều dài của lò xo là 18 cm. Lấy g = 10 m/s2. Độ cứng của lò xo này là:
A. 200 N/m.
B. 150 N/m.
C. 100 N/m.
D. 50 N/m.

Câu 4: Một lò xo có một đầu cố định, còn đầu kia chịu một lực kéo bằng 5 N thì lò xo dãn 8 cm. Độ cứng của lò xo là:
A. 1,5 N/m.
B. 120 N/m.
C. 62,5 N/m.
D. 15 N/m.

Câu 5: 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:
A. 9,1 N/m.
B. 17.102 N/m.
C. 1,0 N/m.
D. 100 N/m.

Câu 6: 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:
A. 23,0 cm.
B. 22,0 cm.
C. 21,0 cm.
D. 24,0 cm.

Câu 7: Một vật có khối lượng 200 g được đặt lên đầu một lò xo có độ cứng 100 N/m theo phương thẳng đứng. Biết chiều dài tự nhiên của lò xo là 20 cm. Bỏ qua khối lượng của lò xo, lấy g = 10 m/s2. Chiều dài của lò xo lúc này là:
A. 22 cm.
B. 2 cm.
C. 18 cm.
D. 15 cm.

Câu 8: Treo một vật khối lượng 200 g vào một lò xo thì lò xo có chiều dài 34 cm. Tiếp tục treo thêm vật khối lượng 100 g vào thì lò xo dài 36 cm. Lấy g = 10 m/s2. Chiều dài tự nhiên và độ cứng của lò xo là:
A. 33 cm và 50 N/m.
B. 33 cm và 40 N/m.
C. 30 cm và 50 N/m.
D. 30 cm và 40 N/m.

Câu 9: Một lò xo khối lượng không đáng kể, độ cứng 100 N/m và có chiều dài tự nhiên 40 cm. Gia đình đầu trên của lò xo cố định và buộc vào đầu dưới của lò xo một vật nặng khối lượng 500 g. Sau đó lại buộc thêm vào điểm chính giữa của lò xo đã bị dãn một vật thứ hai khối lượng 500 g. Lấy g = 10 m/s2. Chiều dài của lò xo khi đó là:
A. 46 cm.
B. 45,5 cm.
C. 47,5 cm.
D. 48 cm.

Câu 10: Một lò xo có độ cứng 100 N/m được treo thẳng đứng vào một điểm cố định, đầu dưới gắn với vật có khối lượng 1 kg. Vật được đặt trên một gia đoạn D. Ban đầu gia đoạn D đứng yên và lò xo giãn 1 cm. Cho D chuyển động nhanh dần đều thẳng đứng xuống dưới với gia tốc 1 m/s2. Bỏ qua mọi ma sát và sức cản. Lấy g = 10 m/s2. Quãng đường mà gia đoạn D đi được từ khi bắt đầu chuyển động đến thời điểm vật rời khỏi gia đoạn và tốc độ của vật khi đó là:
A. 6 cm; 32 cm/s.
B. 8 cm; 42 cm/s.
C. 10 cm; 36 cm/s.
D. 8 cm; 30 cm/s.

Đó là công thức tính lực đàn hồi của lò xo và định luật Húc. Hy vọng bài viết đã giúp bạn hiểu rõ hơn về chủ đề này.

Nguồn: https://izumi.edu.vn/
Danh mục: Công thức