1. Thí nghiệm
Thanh thép AB đồng chất kẹp ở một đầu A và cĩ chiều dài ban đầu là l0, tiết diện S. Tác dụng lực Fr vào đầu B. Mức độ biến dạng (bị kéo hoặc nén) của thanh rắn xác định bởi độ biến dạng tỉ đối:
ε = 0 0 l l l− = 0 l l ∆ ε : độ biến dạng tỉ đối
Nếu khi thơi tác dụng lực mà vật cĩ thể tự lấy lại hình dạng và kích thước ban đầu thì ta gọi là biến dạng đàn hồi hay ta nĩi vật cĩ tính đàn hồi.
Nếu khi thơi tác dụng lực mà vật khơng tự lấy lại hình dạng và kích thước ban đầu thì ta gọi là biến dạng
khơng đàn hồi (hay biến dạng dẻo).
2. Giới hạn đàn hồi : là giới hạn trong đĩ vật rắn cịn giữ được tính đàn hồi của nĩ.II- ĐỊNH LUẬT HOOKE (HÚC) II- ĐỊNH LUẬT HOOKE (HÚC)
1. Ứng suất
Gọi F là lực tác dụng vào tiết diện S của thanh. Ứng suất σ được tính bởi cơng thức: F
S σ =
σ gọi là ứng suất lực cĩ đơn vị là Pa (Paxcan). 1 Pa = 1 N/m2 2. Định luật Húc
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 của vật đĩ. ε = 0 l l ∆ = α .σ α là hệ số tỉ lệ phụ thuộc vào chất liệu của vật.
E = α
1
: gọi là suất đàn hồi hay suất Iâng. 3. Lực đàn hồi Fđh = E 0 l S l ∆ = k. ∆l
Với : E gọi là suất đàn hồi hay suất Iâng, đơn vị của E là (Pa). k = E
0
l S
: gọi là độ cứng của vật hay hệ số đàn hồi, đơn vị của k là N/m.
Ví dụ : Một thanh thép dài 200cm cĩ tiết diện 200mm2. Khi chịu lực kéo Fr tác dụng, thanh thép dài thêm 1,50mm. Thép cĩ suất đàn hồi E = 2,16.1011 Pa. Hãy xác định độ lớn của lực kéo F.
∆l A A B B Fur S F F
Giải : Ta cĩ : 4 11 4 4 0 | | 15.10 F ES 2,16.10 .2.10 3, 24.10 N 2 − − ∆ = l = = l
Chú ý: Lực đàn hồi tỉ lệ với độ biến dạng của thanh. Hệ số đàn hồi k khơng chỉ phụ thuộc vào chất liệu mà cịn phụ thuộc vào kích thước và hình dạng ban đầu của vật.
BÀI TẬP VẬN DỤNG
Bài 1: Một dây kim loại dài 2,4 m và cĩ đường kính 0,75 mm. Khi bị kéo bằng một lực 28 N thì sợi dây này bị dãn ra thêm một đoạn 1,4 mm. Hãy tính suất đàn hồi của kim loại này.
Bài 2: Một dây làm bằng thép cĩ chiều dài 3 m, đường kính tiết diện ngang 0,4 mm. Biết thép cĩ suất Yâng là E = 2.1011 Pa.
a) Tính độ cứng của dây thép.
b)Treo vào dây một vật cĩ khối lượng 4 kg. Tính độ biến dạng của dây.
Bài 3: Một thanh thép cĩ tiết diện ngang hình trịn đường kính 2 cm được giữ chặt một đầu. Tác dụng vào đầu kia một lực nén F=1,57.105 N dọc theo trục của thanh. Cho biết suất Young của thép là 2.1011 Pa. Độ biến dạng tỉ đối của thanh là bao nhiêu?
Bài 4: Một sợi dây bằng kim loại dài 2 m, đường kính 0,75 mm. Khi kéo bằng 1 lực 30 N thì sợi dây dãn ra thêm 1,2 mm.
a) Tính suất đàn hồi của sợi dây.
b)Cắt dây thành 3 phần bằng nhau rồi kéo bằng 1 lực 30N thì độ dãn ra là bao nhiêu?
Bài 5: Phải treo một vật cĩ khối lượng bằng bao nhiêu vào một lị xo cĩ hệ số đàn hồi k = 250N/m để nĩ dãn ra ∆l= 1 cm. Lấy g = 10 m/s2.
Bài 6: Một sợi dây bằng đồng thau dài 1,8 m cĩ đường kính 0,8 mm. Khi bị kéo bằng một lực 25N thì thanh dãn ra một đoạn bằng 1mm. Xác định suất lâng của đồng thau.
Bài 7: Một thanh thép dài 4m, tiết diện 2cm2. Phải tác dụng lên thanh thép một lực kéo bằng bao nhiêu để thanh dài thêm 1,5 mm? Cĩ thể dùng thanh thép này để treo các vật cĩ trọng lượng bằng bao nhiêu mà khơng bị đứt? Biết suất Young và giới hạn hạn bền của thép là 2.1011 Pa và 6,86.108 Pa.
Bài 8: một dây thép cĩ chiều dài 2,5 m, tiết diện 0,5 mm2, được kéo căng bởi một lực 80N thì thanh thép dài ra 2 mm. tính:
a) Suất đàn hồi của sơi dây.
b)Chiều dài của dây thép khi kéo bởi lực 100N, coi tiết diện dây khơng đổi.
Bài 9: Một thanh trụ trịn bằng đồng thau dài 10 cm, suất đàn hồi 9.109 Pa, cĩ tiết diện ngang 4cm.
a) Tìm chiều dài của thanh khi nĩ chịu lực nén 100000 N.
b)Nếu lực nén giảm đi một nửa thì bán kính tiết diện phải là bao nhiêu để chiều dài của thanh vẫn là khơng đổi. khơng đổi.
–
BÀI 14 : SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN
Sự nở vì nhiệt của vật rắn là sự tăng kích thước của vật rắn khi nhiệt độ tăng do bị nung nĩng. I- SỰ NỞ DÀI
– Sự tăng độ dài của vật rắn khi nhiệt độ tăng gọi là sự nở dài.
– Độ nở dài ∆lcủa vật rắn (hình trụ đồng chất) tỉ lệ với độ tăng nhiệt độ ∆t và độ dài ban đầu lo của vật đĩ.
– Cơng thức nở dài: ∆ = − =l l lo αl to∆
Với: lo và l lần lượt là chiều dài của vật rắn ở nhiệt độ đầu to và nhiệt độ cuối t.
t
∆ = t – to là độ tăng nhiệt độ.
α: là hệ số nở dài, phụ thuộc vào chất liệu của vật rắn, cĩ đơn vị là 1/ K hay K−1.