Giải Vật Lí lớp 10 Bài 22: Biến dạng của vật rắn. Đặc tính của lò xo

Mở đầu trang 136 Vật lí 10:

Tại sao khi ta đặt vật lên bàn cân, kim chỉ của cân quay đến một vạch xác định, sau đó kim chỉ sẽ trở lại vị trí ban đầu nếu ta lấy vật ra (Hình 22.1a)? Các lò xo gắn dưới yên xe đạp (Hình 22.1b) có công dụng gì? Trong bài này, ta sẽ khảo sát các đặc tính quan trọng của lò xo cũng như ứng dụng của lò xo trong cuộc sống hằng ngày và kĩ thuật công nghệ.

Lời giải:

- Cấu tạo của cân có một lò xo, khi đặt vật lên cân, lò xo bị nén vào làm kim chỉ quay, khi bỏ vật ra, lò xo có xu hướng trở lại hình dạng ban đầu nên kim chỉ trở lại vị trí cũ.

- Các lò xo dưới yên xe đạp có công dụng giảm xóc cho người dùng khi sử dụng.

1. Biến dạng kéo và biến dạng nén

Thí nghiệm về biến dạng kéo

Câu hỏi 1 trang 136 Vật lí 10:

Nêu một số ví dụ về vật không phải là vật rắn và giải thích tại sao đó không phải là vật rắn.

Lời giải:

Bóng cao su, dây cung, … không phải là vật rắn vì khoảng cách giữa 2 điểm bất kỳ trên vật có thể bị thay đổi.

Thí nghiệm về biến dạng nén

Luyện tập trang 137 Vật lí 10:

Hãy phân loại biến dạng trong từng trường hợp được mô tả ở Hình 22.4.

Lời giải:

- Hình 22.4 a, Biến dạng nén

- Hình 22.4 b, Biến dạng kéo

- Hình 22,4 c, Biến dạng nén

2. Các đặc tính của lò xo

Câu hỏi 2 trang 138 Vật lí 10:

a) Với dụng cụ là một lò xo thẳng, đề xuất phương án thí nghiệm đơn giản để khảo sát tính chất biến dạng của lò xo.

b) Dự đoán về hiện tượng xảy ra nếu ta tiếp tục tăng độ lớn của lực để kéo dãn hai đầu lò xo (có thể dùng máy).

Lời giải:

a) Phương án khảo sát tính chất biến dạng của lò xo: Dùng một lực nhẹ từ tay kéo lò xo, quan sát. Sau đó dùng một lực mạnh hơn kéo vào lò xo, quan sát. Tương tự như vậy, dùng một lực nén lò xo lại, dùng lực mạnh hơn nén lò xo, quan sát.

Ta thấy rằng: lò xo là một vật đàn hồi. Sau khi nén hoặc giãn nó một cách vừa phải, nếu buông ra, thì chiều dài của nó lại trở lại bằng chiều dài tự nhiên.

b) Tiếp tục tăng độ lớn của lực để kéo giãn 2 đầu lò xo thì độ dãn của lò xo sẽ tăng lên. Nhưng khi đạt đến độ lớn nhất định, ngừng tác dụng lực thì lò xo cũng không trở lại chiều dài ban đầu hoặc có thể bị đứt gãy. Hay nói, khi đó lò xo bị mất tính đàn hồi.

Câu hỏi 3 trang 138 Vật lí 10:

Quan sát Hình 22.6, nhận xét sơ lược về tính chất của lò xo khi tăng lực tác dụng. Khi lò xo còn đang có biến dạng đàn hồi, đưa ra dự đoán về mối quan hệ giữa độ dãn của lò xo và lực tác dụng.

Lời giải:

Nhận xét: Khi lò xo còn đang có biến dạng đàn hồi, tăng lực tác dụng thì độ dãn của lò xo cũng tăng theo. Độ dãn của lò xo tỉ lệ thuận với lực tác dụng trong biến dạng đàn hồi.

Vận dụng trang 139 Vật lí 10:

Tìm hiểu và giải thích tại sao ở Nhật Bản, nhiều tòa nhà cao tầng được xây dựng với các lò xo ở dưới móng cọc như Hình 22.7.

Lời giải:

Nhật Bản là một trong những quốc gia thường xuyên xảy ra động đất. Nguyên nhân các nhà cao tầng được xây dựng với các lò xo dưới móng cọc là để tăng sự đàn hồi của nền móng, nếu có sự cố động đất xảy ra thì tòa nhà có sức chống đỡ tốt hơn.

Luyện tập trang 139 Vật lí 10:

Giải thích tại sao trong kĩ thuật, người ta cần phải xác định giới hạn đàn hồi của vật liệu?

Lời giải:

Trong kĩ thuật, người ta cần phải xác định giới hạn đàn hồi của vật liệu để đảm bảo tính đàn hồi của vật liệu. Đảm bảo an toàn khi sản xuất và sử dụng chế tạo các vật liệu đó.

Bài tập (Trang 139)

Bài tập 1 trang 139 Vật lí 10:

Trong các vật sau đây: một viên đất sét, dây cung, cây bút chì vỏ gỗ, li thủy tinh. Những vật nào không có tính chất đàn hồi? Tại sao?

Lời giải:

Các vật không có tính chất đàn hồi: một viên đất sét, cây bút chì vỏ gỗ, li thủy tinh. Vì sau khi bị tác dụng lực làm cho biến dạng, nếu ta ngừng tác dụng tiếp thì các vật này không thể trở lại hình dạng ban đầu.

Bài tập 2 trang 139 Vật lí 10:

Hai vật có cùng khối lượng được treo vào hai lò xo làm bằng hai vật liệu khác nhau có cùng chiều dài tự nhiên giống nhau thì lò xo bị dãn như Hình 22P.1. Lò xo nào có độ cứng lớn hơn? Giải thích.

Lời giải:

Lò xo bên phải có độ cứng lớn hơn. Vì với cùng 1 lực tác dụng, độ biến dạng của lò xo là nhỏ hơn.

Bài tập 3 trang 139 Vật lí 10:

Giải thích tại sao một số giày được thiết kế với một số lò xo rất nhỏ nằm ở dưới đế (Hình 22P.2).

Lời giải:

Lò xo nhỏ nằm dưới đế giày nhằm tăng lực tác dụng lên bàn chân.

Vì khi chân tác dụng 1 lực xuống đất nhưng có lò xo ở giữa thì lực đàn hồi của lò xo tác dụng ngược trở lại chân ta, giúp ta đi lại tốt hơn.