Độ lớn của lực đàn hồi trong vật rắn tỉ lệ thuận với độ biến dạng của vật rắn.. Tính độ biến dạng tỉ đối của thanh. Người ta dùng nó để treo một vật nặng. Vật này tạo nên một lực kéo dâ[r]
(1)Tài liệu vật lý lớp 10 HKII Trang CHƯƠNG VII : CHẤT RẮN VÀ CHẤT LỎNG
SỰ CHUYỂN THỂ
BÀI 34: CHẤT RẮN KẾT TINH - CHẤT RẮN VÔ ĐỊNH HÌNH I CẤU TRÚC TINH THỂ:
- Cấu trúc tinh thể cấu trúc tạo hạt (nguyên tử, phân tử, ion) liên kết chặt chẻ với lực tương tác xếp theo trật tự hình học khơng gian xác định gọi mạng tinh thể, hạt ln dao động nhiệt quanh vị trí cân
- Kích thước tinh thể chất tuỳ thuộc trình hình thành tinh thể diễn biến nhanh hay chậm : Tốc độ kết tinh nhỏ, tinh thể có kích thước lớn
II CHẤT RẮN KẾT TINH: 1 Định nghĩa:
Chất rắn kết tinh chất rắn có cấu trúc tinh thể
2 Các đặc tính chất rắn kết tinh:
- Các chất rắn kết tinh cấu tạo từ loại hạt, cấu trúc tinh thể khác tính chất vật lí chúng khác
- Mỗi chất rắn kết tinh ứng với cấu trúc tinh thể có nhiệt độ nóng chảy xác định không đổi áp suất cho trước
- Chất rắn kết tinh chất đơn tinh thể chất đa tinh thể - Chất rắn đơn tinh thể:
+ Là chất cấu tạo từ loại tinh thể (muối, thạch anh, kim cương…) + có tính dị hướng (tính chất vật lý theo hướng khác khác nhau) - Chất rắn đa tinh thể:
+ Là chất cấu tạo từ vô số tinh thể nhỏ liên kết hỗn đọn với (kim loại, hợp kim…)
+ có tính đẳng hướng (tính chất vật lý theo hướng khác giống nhau) 3 Ứng dụng chất rắn kết tinh
- Các đơn tinh thể silic giemani dùng làm linh kiện bán dẫn - Kim cương dùng làm mũi khoan, dao cắt kính
III CHẤT RẮN VƠ ĐỊNH HÌNH: 1 Định nghĩa:
Chất rắn vơ định hình chất khơng có cấu trúc tinh thể khơng có dạng hình học xác định
Các đặc tính chất rắn vơ định hình:
- khơng có nhiệt độ nóng chảy xác định (Khi bị nung nóng, chúng mềm dần chuyển sang thể lỏng)
- Có tính đẳng hướng Ứng dụng:
Các chất vơ định thuỷ tinh, loại nhựa, cao su, … dùng phổ biến nhiều ngành công nghệ khác
(2)Tài liệu vật lý lớp 10 HKII Trang BÀI 35: BIẾN DẠNG CƠ CỦA VẬT RẮN
I BIẾN DẠNG ĐÀN HỒI: Biến dạng :
Sự thay đổi kích thước hình dạng vật rắn tác dụng ngoại lực gọi biến dạng
cơ
2 Biến dạng đàn hồi – biến dạng dẻo:
- Nếu vật rắn lấy lại kích thước hình dạng ban đầu ngoại lực ngừng tác dụng, biến dạng vật rắn biến dạng đàn hồi vật rắn có tính đàn hồi
- Nếu vật rắn chịu tác dụng lực lớn bị biến dạng mạnh, khơng thể lấy lại kích thước hình dạng ban đầu Trường hợp vật rắn bị tính đàn hồi biến dạng biến dạng dẻo vật rắn có tính dẻo
Độ biến dạng tỉ đối rắn :
= o o l l l | | = o l l | |
Giới hạn đàn hồi:
Giới hạn vật rắn cịn giữ tính đàn hồi gọi giới hạn đàn hồi
II ĐỊNH LUẬT HOOKE (HÚC):
1 Ứng suất: σ = F
S F : Ngoại lực (N)
S : Tiết diện ngang (m2) : ứng suất tác dụng lên (Pa) 2 Định luật Húc biến dạng vật rắn:
Trong giới hạn đàn hồi, độ biến dạng tỉ đối vật rắn hình trụ đồng chất tỉ lệ thuận với ứng suất tác dụng vào vật
= o l l | | = .
Với hệ số tỉ lệ phụ thuộc chất liệu vật rắn 3 Lực đàn hồi:
Độ lớn lực đàn hồi vật rắn tỉ lệ thuận với độ biến dạng vật rắn Fđh = k.|l| = E
o
l S
|l| Với : E =
1
: Gọi suất đàn hồi (suất Young) (Đơn vị: pa) K = E
o
l S
(3)Tài liệu vật lý lớp 10 HKII Trang VD1: (7/192 SGK) Một sợi dây thép đường kính 1,5 mm có độ dài ban đầu 5,2m Tính hệ số đàn hồi sợi dây thép, biết suất đàn hồi thép E = 2.1011 Pa
……… ……… ……… ………
VD2: (8/192 SGK) Một rắn đồng chất tiết diện có hệ số đàn hồi 100 N/m, đầu gắn cố định đầu treo vật nặng để bị biến dạng đàn hồi Biết gia tốc rơi tự g = 10 m/s2 Muốn rắn dài thêm cm, vật nặng phải có khối lượng bao nhiêu?
……… ……… ……… ………
VD3: (9/192 SGK) Một thép tròn đường kính 20 mm có suất đàn hồi E = 2.1011 Pa Giữ chặt đầu nén đầu lại lực F = 1,57.105 N để
này biến dạng đàn hồi Tính độ biến dạng tỉ đối
……… ……… ……… ………
VD4: (2/254 SGKNC) Một sợi dây kim loại dài 1,8m có đường kính 0,8mm Người ta dùng để treo vật nặng Vật tạo nên lực kéo dây 25N làm dây dài thêm đoạn 1mm Tính suất đàn hồi
……… ……… ……… ………
BÀI TẬP
1/ Một thép dài 200cm có tiết diện 200mm2 Khi chịu lực kéo tác dụng, thép dài thêm 1,5mm Thép có suất đàn hồi E = 2,16.1011Pa Tính lực kéo
2/ Một trụ đường kính cm làm nhơm có suất đàn hồi 7.1010 Pa Thanh đặt thẳng đứng đế để chống đỡ mái hiên Mái hiên tạo lực nén 3450N Tính độ biến dạng tỉ đối
(4)Tài liệu vật lý lớp 10 HKII Trang 4/ Một rắn đồng chất tiết diện đều, có hệ số đàn hồi 200 N/m, đầu gắn cố định
đầu treo vật để biến dạng đàn hồi Muốn cho dài thêm 1,5 cm phải treo vật nặng có khối lượng bao nhiêu? Cho g = 10 m/s2
5/ Một thép có đường kính 10cm, có suất đàn hồi 2.1010 Pa Giữ chặt đầu nén đầu lại lực 3.105 N để biến dạng đàn hồi Tính độ biến dạng tỉ đối
6/ Một sợi dây đồng dài 1,8m có đường kính 0,8m Khi bị kéo lực 25N dây dãn đoạn 1mm Xác định suất đàn hồi đồng
7/ Một đồng đường kính 4cm, chiều dài ban đầu 2m chịu lực nén dọc theo với độ lớn 3,14.105 N Biết suất đàn hồi 9.109 Pa Tính độ biến dạng
8/ Một dây thép có đường kính tiết diện mm, giới hạn bền thép 6.108 N/m2 Tính lực kéo nhỏ tác dụng lên dây thép để dây đứt
9/ Một thép dài 2m tiết diện cm2 chịu lực kéo nên dài thêm 1,5mm a) Xác định lực kéo
b) Phải đặt lên vật có trọng lượng để làm gãy Cho giới hạn bền 686.106 N/m2 E = 20.1010 Pa
10/ Một thép có bán kính 9,5mm độ dài 81cm Thanh chịu lực kéo F = 6,2.104 N Cho suất đàn hồi 2.1011 Pa
(5)Tài liệu vật lý lớp 10 HKII Trang BÀI 36: SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN
I SỰ NỞ DÀI:
1 Định nghĩa nở dài:
Sự tăng độ dài vật rắn ……… gọi nở dài nhiệt
Cơng thức nở dài:
Độ nở dài l vật rắn hình trụ đồng chất tỉ lệ với độ tăng nhiệt độ t với độ dài ban đầu lo vật
l = l – lo = lot Với hệ số nở dài vật rắn ( K-1)
phụ thuộc vào chất liệu vật rắn Ta có: l = l0 + l = l0(1 + t) II SỰ NỞ KHỐI:
Định nghĩa nở dài:
Sự tăng thể tích vật rắn ……… gọi nở khối Công thức nở khối:
Độ nở khối vật rắn đồng chất đẳng hướng tỉ lệ với độ tăng nhiệt độ t với thể tích ban đầu Vo vật
V = V – Vo = Vot Với hệ số nở khối (K-1)
Chú ý: 3 có đơn vị K-1 Ta có: V = V0 + V = V0(1 + t) III ỨNG DỤNG:
- Phải tính tốn để khắc phục tác dụng có hại nở nhiệt
- Lợi dụng nở nhiệt để lồng ghép đai sắt vào bánh xe, để chế tạo băng kép dùng làm rơle đóng ngắt điện tự động, …
IV CÁC VÍ DỤ
VD1/ (6/ 197SGK) Khối lượng riêng sắt 800oC bao nhiêu? Biết khối lượng riêng 0oC 7,8.103 kg/m3
(6)Tài liệu vật lý lớp 10 HKII Trang VD 2/ (7/197SGK) Một dây tải điện 20oC có độ dài 1800m Hãy xác định độ nở dài dây tải điện nhiệt độ tăng lên đến 50oC mùa hè Cho biết hệ số nở dài dây tải điện 11,5.10-6 K-1
VD 3/ (8/197 SGK) Mỗi ray đường sắt nhiệt độ 15oC có độ dài 12,5m Nếu hai đầu ray đặt cách 4,5mm ray chịu nhiệt độ lớn để chúng không bị uốn cong tác dụng nở nhiệt ? Cho biết hệ số nở dài ray 12.10-6K-1
BÀI TẬP
1/ Một thước thép 200C có độ dài 1000mm Thước thép dài thêm nhiệt độ tăng đến 800C ? Cho hệ số nở dài thép 11.10-6 K-1
2/ Tính khối lượng riêng sắt 10000C biết khối lượng riêng 200C 7,8.103kg/m3 Cho hệ số nở dài sắt 12.10-6 K-1
3/ Một dây tải điện 200C có độ dài 1800m Hãy xác định chiều dài dây tải điện
nhiệt độ tăng lên đến 500C vào mùa hè Biết hệ số nở dài dây tải điện
= 11,5.10-6K-1
4/ Ở 250C, ray đường sắt dài 15m Hỏi khe hở hai ray phải có độ rộng tối thiểu để ray không bị cong nhiệt độ tăng tới 1000C? Cho hệ số nở dài sắt 12.10-6 K-1
5/ Mỗi ray đường sắt dài 15m 150C Nếu khe hở hai đầu ray đặt cách 5mm ray chịu nhiệt độ lớn để chúng không bị uốn cong nở nhiệt Biết hệ số nở dài thép làm ray = 12.10-6K-1 6/ Một ấm nhôm có dung tích lít 20oC Chiếc ấm có dung tích 80oC
Cho hệ số nở dài nhôm 24.10-6 K-1
(7)Tài liệu vật lý lớp 10 HKII Trang 8/ Một thép có độ dài 12m 100oC Để chiều dài giảm 8mm phải giảm
nhiệt độ xuống bao nhiêu? Biết hệ số nở dài thép 12.10-6 K-1
9/ Tính độ dài 0oC thép đồng cho nhiệt độ thép
cũng dài đồng 5cm Biết hệ số nở dài đồng 17.10-6 K-1, sắt 12.10-6 K-1
10/ Một sắt kẽm dài 0oC, cịn 100oC chênh mm
Tính chiều dài chúng 0oC Biết hệ số nở dài sắt kẽm 1,14.10-5 K-1 3,4.10-5 K-1