Giải vật lí 10 bài 35: Biến dạng cơ của vật rắn
Hướng dẫn giải bài tập, bài thực hành trong bài 35: Biến dạng cơ của vật rắn - sách giáo khoa vật lí 10 trang 188. Tất cả các kiến thức lý thuyết và bài tập trong bài học này đều được giải đáp cẩn thận, chi tiết. Chúng ta tham khảo để học tốt vật lí 10 bài 35: Biến dạng cơ của vật rắn nhé.
[toc:ul]
I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
1) Biến dạng đàn hồi:
- Biến dạng cơ là sự thay đổi kích thước và hình dạng của vật rắn do tác dụng của ngoại lực, tùy thuộc độ lớn của lực tác dụng, biến dạng của vật rắn có thể là đàn hồi hoặc không đàn hồi.
- Biến dạng đàn hồi là vật rắn lấy lại được kích thước và hình dạng ban đầu khi ngoại lực ngừng tác dụng.
- Giới hạn đàn hồi là giới hạn trong đó vật rắn còn giữ được tính đàn hồi của nó.
2) Định luật Húc về biến dạng đàn hồi (kéo hoặc nén):
- Ứng suất:
$\sigma=\frac{F}{S}$
Trong đó: $\sigma$: ứng suất (Pa)
F: Độ lớn của lực tác dụng (N)
S: Tiết diện ngang của thanh (m2)
- Định luật Húc:
Trong giới hạn đàn hồi, độ biến dạng tỉ đối của vật rắn đồng chất, hình trụ tỉ lệ thuận với ứng suất tác dụng vào vật đó
ɛ =$\frac{\left | \triangle l\right |}{l_{0}}$= ασ
α: là hệ số tỉ lệ phụ thuộc chất liệu của vật rắn.
- Lực đàn hồi:
Độ lớn của lực đàn hồi Fdh trong vật rắn tỉ lệ thuận với độ biến dạng của vật rắn.
Fdh = k │∆l│ = E$\frac{S}{l_{0}}$│∆l│, với k = E$\frac{S}{l_{0}}$
Trong đó: E: là suất đàn hồi đặc trưng cho tính đàn hồi của chất rắn (Pa),
k: là độ cứng của vật rắn phụ thuộc vào chất liệu và kích thước của vật đó (N/m).
II. GIẢI BÀI TẬP
Giải câu 1: Biến dạng đàn hồi của vật rắn là...
Biến dạng đàn hồi của vật rắn là gì? Viết công thức xác định ứng suất và nói rõ đơn vị đo của nó.
Bài giải:
Biến dạng đàn hồi là vật rắn lấy lại được kích thước và hình dạng ban đầu khi ngoại lực ngừng tác dụng.
Công thức xác định ứng suất:
$\sigma=\frac{F}{S}$
Trong đó: $\sigma$: ứng suất (Pa)
F: Độ lớn của lực tác dụng (N)
S: Tiết diện ngang của thanh (m2)
Giải câu 2: Phát biểu và viết công thức của...
Phát biểu và viết công thức của định luật Húc về biến dạng cơ của vật rắn.
Bài giải:
Trong giới hạn đàn hồi, độ biến dạng tỉ đối của vật rắn đồng chất, hình trụ tỉ lệ thuận với ứng suất tác dụng vào vật đó
ɛ =$\frac{\left | \triangle l\right |}{l_{0}}$= ασ
α: là hệ số tỉ lệ phụ thuộc chất liệu của vật rắn.
Giải câu 3: Từ định luật Húc về biến dạng cơ...
Từ định luật Húc về biến dạng cơ của vật rắn, hãy suy ra công thức của lực đàn hồi trong vật rắn.
Bài giải:
Độ lớn của lực đàn hồi Fdh trong vật rắn tỉ lệ thuận với độ biến dạng của vật rắn.
Fdh = k │∆l│ = E$\frac{S}{l_{0}}$│∆l│, với k = E$\frac{S}{l_{0}}$
Trong đó: E: là suất đàn hồi đặc trưng cho tính đàn hồi của chất rắn (Pa),
k: là độ cứng của vật rắn phụ thuộc vào chất liệu và kích thước của vật đó (N/m).
Giải câu 4: Mức độ biến dạng của thanh rắn...
Mức độ biến dạng của thanh rắn ( bị kéo hoặc bị nén) phụ thuộc yếu tố nào dưới đây?
A. Độ lớn của lực tác dụng.
B. Độ dài ban đầu của thanh.
C. Tiết diện ngang của thanh.
D. Độ lớn của lực tác dụng và tiết diện ngang của thanh.
Bài giải:
Thí nghiệm chứng tỏ độ biến dạng tỉ đối $\varepsilon$ của thanh rắn ( bị kéo hoặc bị nén ) không chỉ phụ thuộc độ lớn của lực tác dụng mà còn phụ thuộc và tiết diện ngang của thanh đó.
Chọn D.
Giải câu 5: Trong giới hạn đàn hồi, độ biến...
Trong giới hạn đàn hồi, độ biến dạng tỉ đối của thanh rắn tỉ lệ thuận với đại lượng nào dưới đây?
A. Tiết diện ngang của thanh.
B. Ứng suất tác dụng vào thanh.
C. Độ dài ban đầu của thanh.
D. Cả ứng suất và độ dài ban đầu của thanh.
Bài giải:
Trong giới hạn đàn hồi, độ biến dạng tỉ đối của vật rắn ( hình trụ đồng chất ) tỉ lệ thuận với ứng suất tác dụng vào vật đó.
ɛ =$\frac{\left | \triangle l\right |}{l_{0}}$= ασ
Chọn B.
Giải câu 6: Độ cứng ( hay hệ số đàn hồi ) của...
Độ cứng ( hay hệ số đàn hồi ) của vật rắn ( hình trụ đồng chất ) phụ thuộc vào những yếu tố nào dưới đây?
A. Chất liệu của vật rắn.
B. Tiết diện của vật rắn.
C. Độ dài ban đầu của vật rắn.
D. Cả ba yếu tố trên.
Bài giải:
Ta có: k = E$\frac{S}{l_{0}}$
Vậy độ cứng ( hệ số đàn hồi) của vật rắn ( hình trụ đồng chất ) phụ thuộc vào chất liệu, tiết diện và độ dài ban đầu.
Chọn D.
Giải câu 7: Một sợi dây thép đường kính 1,5...
Một sợi dây thép đường kính 1,5 mm có độ dài ban đầu là 5,2 m . Tính hệ số đàn hồi của sợi dây thép, biết suất đàn hồi của thép là E = 2.1011 Pa.
Bài giải:
Ta tiến hành giải bài toán theo các bước như sau:
Bước 1: Tính tiết diện của dây thép theo công thức: S=$\frac{πd^{2}}{4}$
Bước 2: Áp dụng công thức tính hệ số đàn hồi: k = E$\frac{S}{l_{0}}$
Bước 3: Thay số tìm ra k.
Cách giải:
l0 = 5,2 m.
Đường kính của vật rắn là: d = 1,5 mm = 1,5.10-3m ⇒ S=$\frac{πd^{2}}{4}$ (1)
Áp dụng công thức tính hệ số đàn hồi: k = E$\frac{S}{l_{0}}$ (2)
Từ (1) (2) ⇒k =$\frac{E\pi d^{2}}{4l_{0}}$
Thay số ta được k =$\frac{2.10^{11}.3,14.(1,5.10^{-3})^{2}}{4.5,2}\approx$68000 N/m.
Giải câu 8: Một thanh rắn đồng chất tiết diện...
Một thanh rắn đồng chất tiết diện đều có hệ số đàn hồi là 100 N/m, đầu trên gắn cố định và đầu dưới treo một vật nặng để thanh bị biến dạng đàn hồi. Biết gia tốc rơi tự do g = 10m/s2. Muốn thanh rắn dài thêm 1 cm, vật nặng phải có khối lượng là bao nhiêu?
Bài giải:
Tóm tắt:
k = 100N/m.
∆l = 1 cm = 0,01 m.
g = 10 m/s2
m = ? kg.
Cách giải:
Thanh dài thêm 1 cm do trọng lực của vật m tác dụng vào thanh, độ lớn của trọng lực đúng bằng độ lớn của lực đàn hồi xuất hiện khi thanh bị kéo dãn nên ta có:
P = Fdh ⇒ g.m = k∆l ⇒ m=$\frac{k\Delta l}{g}$=$\frac{100.0,1}{10}$= 0,1 kg
Giải câu 9: Một thanh thép tròn đường kính...
Một thanh thép tròn đường kính 20mm có suất đàn hồi E = 2.1011 Pa. Giữ chặt một đầu thanh và nén đầu thanh còn lại bằng một lực F = 1,57.105N để thanh này biến dạng đàn hồi. Tính độ biến dạng tỉ đối của thanh.
Bài giải:
Ta tiến hành giải bài toán theo các bước như sau:
Bước 1: Tính tiết diện của dây thép theo công thức: S=$\frac{πd^{2}}{4}$
Bước 2: Áp dụng công thức tính độ lớn lực đàn hồi : F =$E\frac{S}{l_{0}}\left | \Delta l \right |$ suy ra độ biến dạng tỉ đối $\frac{\Delta l}{l_{0}}$ = $\frac{F}{ES}$
Bước 3: Thay số tìm ra $\frac{\Delta l}{l_{0}}$ .
Cách giải:
Đường kính của vật rắn là: d = 20 mm = 20.10-3m ⇒ S=$\frac{πd^{2}}{4}$
Áp dụng công thức tính hệ số đàn hồi F =$E\frac{S}{l_{0}}\left | \Delta l \right |$
suy ra độ biến dạng tỉ đối $\frac{\Delta l}{l_{0}}$ = $\frac{F}{ES}$=$\frac{4.F}{E\pi d^{2}}$
Thay số ta được: $\frac{\Delta l}{l_{0}}$ =$\frac{4.1,57.10^{5}}{2.10^{11}.\pi .\left ( 20.10^{-3} \right )^{2}}$=$2,5.10^{-3}$