Bồi dưỡng HSG Vật lí THCS Phần 2

Gia sư Thành Được www.daythem.edu.vn LỰC – NĂNG LƢỢNG A KIẾN THỨC CƠ BẢN Khối lƣợng * Khối lƣợng: lượng chất chứa vật, kí hiệu: m, đơn vị: kg * Khối lƣợng riêng chất: khối lượng đơn vị thể tích vật làm chất m D= V D: khối lượng riêng (kg/m3) m: khối lượng (kg) V: thể tích (m3) Lực * Tác dụng lực Khi tác dụng lên vật, lực làm thay đổi vận tốc vật làm cho vật bị biến dạng Lực đại lượng vector, biểu diễn mũi tên có: + Gốc điểm đặt lực + Phương chiều trùng với phương chiều lực + Độ dài tỉ lệ với độ lớn lực theo tỉ lệ xích cho trước - Hai lực cân hai lực đặt lên vật, độ lớn, phương nằm đường thẳng, ngược chiều * Quán tính Tính chất giữ nguyên vận tốc vật gọi quán tính Khối lượng vật lớn quán tính lớn * Khi lực tác dụng lên vật cân nhau, vật tiếp tục đứng yên (nếu đứng yên) tiếp tục chuyển động thẳng (nếu chuyển động) Ta nói vật chuyển động theo quán tính * Các lực thƣờng gặp - Trọng lực: Lực hút Trái đất tác dụng lên vật Điểm đặt trọng tâm vật; hướng từ xuống, độ lớn: P =mg P: trọng lực (N) m: khối lượng vật (kg) g: hệ số hấp dẫn: 10 (m/s2) + Độ lớn trọng lực tác dụng lên vật gọi trọng lƣợng vật [Type text] Gia sư Thành Được www.daythem.edu.vn + Trọng lƣợng riêng chất: trọng lượng đơn vị thể tích vật làm chất 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 vật gây biến dạng; hướng ngược với hướng biến dạng; độ lớn: Fđh = kx Fđh: lực đàn hồi (N) k: độ cứng vật biến dạng (N/m) x: độ biến dạng vật (m) - Lực ma sát: Lực ma sát trượt sinh vật chuyển động trượt bề mặt vật khác; Lực ma sát lăn sinh vật lăn bề mặt vật khác; Lực ma sát nghỉ giữ cho vật đứng yên vật bị tác dụng lực khác Lực ma sát có hại có ích Lực ma sát có điểm đặt 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 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 lên với độ lớn trọng lượng phần chất lỏng mà vật chiếm chỗ Lực gọi lực đẩy Acsimet Lực đẩy Acsimet có điểm đặt: vật; hướng từ lên; độ lớn: F = d.V [Type text] F: lực đẩy Acsimet (N) d: trọng lượng riêng chất lỏng (N/m3) V: thể tích phần chất lỏng mà vật chiếm chỗ (m3) Gia sư Thành Được www.daythem.edu.vn Gọi P trọng lượng chất lỏng, F lực đẩy Acsimet vật nhúng chất lỏng: * Nếu F > P: vật lên * Nếu F = P: vật lơ lửng * Nếu F < P: vật chìm xuống Khi vật mặt chất lỏng lực đẩy Acsimet F = d.V , V phần thể tích phần vật chìm chất lỏng, thể tích chất lỏng Áp suất * Áp lực lực ép có phương vuông góc với mặt bị ép * Áp suất độ lớn áp lực 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 đo Pa: Pa = N/m2 * Áp suất chất lỏng Chất lỏng gây áp suất theo phương lên đáy bình, thành bình vật lòng p = h.d p: áp suất (N/m2) h: độ sâu (m) d: trọng lượng riêng chất lỏng (N/m3) * Bình thông Trong bình thông chứa chất lỏng đứng yên, mặt thoáng chất lỏng nhánh có độ cao * Máy ép thủy lực - Cấu tạo Bộ phận máy ép thủy lực gồm hai ống hình trụ, tiết diện s S khác nhau, thông với nhau, có chứa chất lỏng Mỗi ống có pít tông - Nguyên tắc hoạt động Khi ta tác dụng lực f lên pít tông A, lực f gây áp suất p lên mặt chất lỏng p = áp suất chất lỏng s [Type text] Gia sư Thành Được www.daythem.edu.vn truyền nguyên vẹn tới pít tông B gây lực F nâng pít tông B lên với F f F áp suất p = Ta có: = S s S * Áp suất khí Do lớp không khí bao quanh Trái Đất có trọng lượng nên vật Trái Đất chịu tác dụng áp suất khí Độ lớn áp suất khí mặt biển: 101 300 N/m2 Một cột thủy ngân cao 76 cm gây đáy áp suất Vì vậy: 101 300 N/m2 = 76 cmHg Công học – Năng lƣợng * Công học Khi có lực tác dụng lên vật, trình vật chuyển dời theo phương không vuông góc với lực ta nói lực thực công học lên vật Khi vật có khả thực công, ta nói vật có lượng Nếu độ chuyển dời phương, chiều với lực A: công (J) công tính theo công thức: F: lực (N) s: độ chuyển dời (m) A  F s Đơn vị công Jun (J): 1J = 1N.m * Định luật công: Không máy đơn giản cho ta lợi công, lợi lần lực thiệt nhiêu lần đường ngược lại + Trƣờng hợp ròng rọc động: Ph = Fs, với F = P ; s = 2h + Trƣờng hợp mặt phẳng nghiêng: Ph = Fl + Trƣờng hợp đòn bẩy: F1 l1 = F2 l2 * Công suất: xác định công thực đơn vị thời gian P: công suất (W) A: công (J) A P = t: thời gian (s) t Đơn vị công suất Oát (W): 1W = 1J/s; 1HP (mã lực): 1HP = 736W [Type text] Gia sư Thành Được www.daythem.edu.vn * Hiệu suất: tỉ số công có ích công toàn phần (tính theo %) máy sinh gọi hiệu suất máy H= Ai 100% Atp H: hiệu suất (%) Ai: công có ích (J) Atp: công toàn phần (J) * Cơ Khi vật có khả sinh công, ta nói vật có Có hai dạng năng: động - Động Khi vật chuyển động, vật có động Vận tốc khối lượng lớn động lớn - Thế Khi vật độ cao so với mặt đất, vật Vật cao lớn; Một vật bị biến dạng, trình hồi phục có khả sinh công Vật biến dạng đàn hồi Vật biến dạng, đàn hồi lớn - Đơn vị J - Động chuyển hóa thành năng, ngược lại chuyển hóa thành động * Định luật Bảo toàn năng: Trong trình học, động không tự sinh không tự đi, chúng chuyển hóa từ dạng sang dạng [Type text] Gia sư Thành Được www.daythem.edu.vn B BÀI TẬP VẬN DỤNG Dạng 1: Khối lƣợng – Lực – Áp suất 1.1 Một thỏi hợp kim tích dm3 khối lượng 9,850 kg tạo bạc nhôm Xác định khối lượng bạc nhôm hợp kim đó, biết khối lượng riêng bạc 10500 kg/m3và nhôm 2700 kg/m3 ĐS: 9,625 kg; 0,225 kg 1.2 Người ta pha trộn đồng bạc với để tạo thành hợp kim có khối lượng riêng D Cho biết khối lượng riêng đồng D1, bạc D2 Tính tỷ lệ k khối lượng đồng bạc cần pha trộn ? D ( D  D) ĐS: k  D2 ( D  D1 ) * Một hợp kim A tạo nên từ kim loại đồng bạc Tỉ lệ khối lượng đồng bạc hợp kim A 80% 20% a) Tìm khối lượng riêng hợp kim A b) Một hợp kim B tạo nên từ kim loại vàng hợp kim A nêu Hợp kim B dùng để chế tạo vương miện Chiếc vương miện hoàn toàn đặc, không bị bộng, rỗng bên Các phép cân đo cho biếc vương miện có khối lượng 75 g thể tích cm3 Tìm khối lượng vàng vương miện Cho biết khối lượng riêng đồng 8,9 g/cm3, bạc 10,5 g/cm3, vàng 19,3 g/cm3 ĐA: 9,2 g/cm3; 55,4 g * Một hợp kim A tạo nên từ kim loại đồng bạc Tỉ lệ khối lượng đồng bạc hợp kim A 80% 20% a) Tìm khối lượng riêng hợp kim A b) Một hợp kim B tạo nên từ kim loại vàng hợp kim A nêu Hợp kim B dùng để chế tạo vương miện Chiếc vương miện hoàn toàn đặc, không bị bộng, rỗng bên Các phép cân đo cho biết vương miện có khối lượng 75 g thể tích cm3 Tìm khối lượng vàng vương miện Cho khối lượng riêng đồng 8,9 g/cm3; bạc 10,5 g/cm3; vàng [Type text] Gia sư Thành Được www.daythem.edu.vn 19,3 g/cm3 HD: 1.3 Trong bảng kết hàng (1) ghi chiều dài lò xo, h àng (2) ghi trọng lượng tương ứng tác dụng vào lò xo.trong bảng có số ô người quan sát chưa ghi a) Hãy ghi giá trị thích hợp vào ô trống giải thích b) Tìm chiều dài lò xo nặng ĐS: 15 N, 14 cm, 14,5 cm; 11 cm 1.4 Một phà có diện tích đáy không thay đổi 720 m , đưa xuống phà 16 xe, có khối lượng trung bình 100 kg phà chìm sâu thêm bao nhiêu? Biết khối lượng riêng nước 1g/cm3 ĐS: h  0, 24m 1.5 Một vật có trọng lượng riêng 26 000 N/m3 Treo vật vào lực kế nhúng vật ngập nước lực kế 150 N Hỏi không khí lực kế bao nhiêu? Cho biết trọng lượng riêng nước 10 000 N/m3 ĐS: 243,75 N 1.6 Một vật trọng lượng riêng 26 000 N/m3 nhúng vào nước nặng 150 N Hỏi không khí nặng bao nhiêu? Cho biết trọng lượng riêng nước 10 000 N/m3 ĐS: … [Type text] Gia sư Thành Được www.daythem.edu.vn 1.7 Có hai vật thể tích V 2V, treo vào hai đĩa cân cân trạng thái cân Sau vật lớn dìm vào dầu có trọng lượng riêng d1 = 9000 N/m3 Phải dìm vật nhỏ vào chất lỏng có trọng lượng riêng để cân cân bằng? (Bỏ qua lực đẩy Acsimet không khí) ĐS: … * Trên móng dài 10 m, rộng 40 cm, người ta muốn xây tường dài 10 m, rộng 22 cm Áp suất tối đa mà đất chịu 40 000 N/m2 Tính chiều cao giới hạn tường? Biết khối lượng riêng trung bình tường 900 kg/m3 ĐS: 3,8 m * Trên móng dài 10 m, rộng 40 cm, người ta xây dựng tường dài 10 m, rộng 22 cm Áp suất tối đa mà đất chịu 100 000 N/m2 Khối lượng riêng trung bình tường 1900 kg/m3 Tính chiều cao giới hạn tường ĐS: hmax = 9,569 m * Để kéo ô tô khỏi chỗ lầy mép đường, người lái xe làm sau: buộc chặt đầu dây cáp vào móc đầu xe, kéo căng dây buộc đầu vào to cách đầu xe khoảng l = 12 m Sau đó, đứng người cách chụm hai chân lên điểm A sợi dây Kết dây bị chùng xuống chút xe bắt đầu dịch chuyển điểm sợi dây thấp vị trí nằm ngang ba đầu khoảng h HD: Khi dây chùng xuống, góc  (góc hợp sợi dây phƣơng thẳng đứng) lớn tạo lực căng T lớn dây cáp, đủ sức kéo xe chỗ lầy Lực lớn nhiều lực F mà ngƣời lái tác dụng vào dây A (F trọng lƣợng ngƣời lái) Tại thời điểm xe bắt đầu chuyển động: 2T cos   P coi độ dãn dây bé, ta có: cos  h 2h Pl  T   4500 N l/2 l 4h * Đặt thẳng đứng khối trụ kim loại đồng chất vào bình chứa có đáy nằm ngang Đổ nước vào bình Đồ thị biểu diễn phụ thuộc áp lực khối trụ tác dụng lên đáy bình độ cao mực nước bình hình vẽ a) Xác định chiều cao, diện tích đáy khối trụ, khối lượng riêng chất làm khối trụ [Type text] ... lực đẩy Acsimet vật nhúng chất lỏng: * Nếu F > P: vật lên * Nếu F = P: vật lơ lửng * Nếu F < P: vật chìm xuống Khi vật mặt chất lỏng lực đẩy Acsimet F = d.V , V phần thể tích phần vật chìm chất... cứng vật biến dạng (N/m) x: độ biến dạng vật (m) - Lực ma sát: Lực ma sát trượt sinh vật chuyển động trượt bề mặt vật khác; Lực ma sát lăn sinh vật lăn bề mặt vật khác; Lực ma sát nghỉ giữ cho vật. .. - Động Khi vật chuyển động, vật có động Vận tốc khối lượng lớn động lớn - Thế Khi vật độ cao so với mặt đất, vật Vật cao lớn; Một vật bị biến dạng, trình hồi phục có khả sinh công Vật biến dạng