Bài 33. Biến dạng của vật rắn
Tìm hiểu về biến dạng đàn hồi, định luật Hooke.
Lý thuyết Biến dạng của vật rắn
1 1. Biến dạng đàn hồi
Định nghĩa: Biến dạng đàn hồi là biến dạng mà khi bỏ lực tác dụng, vật trở lại hình dạng và kích thước ban đầu.
Các loại biến dạng:
- Biến dạng kéo (giãn)
- Biến dạng nén
- Biến dạng cắt
- Biến dạng uốn
- Biến dạng xoắn
2 2. Định luật Hooke
Nội dung: Trong giới hạn đàn hồi, độ biến dạng tỉ lệ thuận với lực tác dụng.
Công thức:
$$F = k \cdot \Delta l$$
Trong đó:
- F: lực tác dụng (N)
- k: độ cứng của vật (N/m)
- Δl: độ biến dạng (m)
Ứng dụng: Lò xo, cân lò xo, hệ thống treo...
3 3. Ứng suất
Định nghĩa: Ứng suất là lực tác dụng trên một đơn vị diện tích.
Công thức:
$$\sigma = \frac{F}{S}$$
Trong đó:
- σ: ứng suất (N/m² = Pa)
- F: lực (N)
- S: tiết diện (m²)
4 4. Độ biến dạng tỉ đối
Công thức:
$$\varepsilon = \frac{\Delta l}{l_0}$$
Trong đó:
- ε: độ biến dạng tỉ đối (không đơn vị)
- Δl: độ biến dạng (m)
- l₀: chiều dài ban đầu (m)
Các dạng bài tập
1 Dạng 1: Tính độ biến dạng theo định luật Hooke
Phương pháp giải:
- F = kΔl → Δl = F/k
Ví dụ minh họa
Giải:
Δl = F/k = 10/200 = 0,05 m = 5 cm
Giải:
F = P = 2×10 = 20 N
Δl = 8 cm = 0,08 m
k = F/Δl = 20/0,08 = 250 N/m
2 Dạng 2: Tính ứng suất
Phương pháp giải:
- σ = F/S
Ví dụ minh họa
Giải:
σ = F/S = 1000/0,001 = 10⁶ Pa
Giải:
S = πd²/4 = π×(2×10⁻³)²/4 = 3,14×10⁻⁶ m²
σ = 200/3,14×10⁻⁶ ≈ 6,37×10⁷ Pa
3 Dạng 3: Bài toán thực tế
Phương pháp giải:
- Phân tích tình huống
- Áp dụng công thức
Ví dụ minh họa
Giải:
Do nhiệt độ thay đổi, vật rắn giãn nở. Khe co giãn giúp cầu tránh bị biến dạng hoặc gãy.
Giải:
Để thanh ray giãn nở khi nhiệt độ tăng mà không bị cong vênh, đảm bảo an toàn chạy tàu.
Sẵn sàng thử thách bản thân?
Hoàn thành 14 câu hỏi để củng cố kiến thức và kiểm tra mức độ hiểu bài
Làm bài tập ngay