Bài tập Bài 22. Biến dạng của vật rắn. Đặc tính của lò xo có đáp án
10 câu hỏi
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.
- Khi nhấc vật ra khỏi cân, kim chỉ sẽ trở về vị trí ban đầu do bên trong cân có hệ thống được cấu tạo bởi chiếc lò xo có tính đàn hồi.
- Lò xo gắn dưới yên xe đạp có tác dụng giảm xóc khi đi vào đường gồ ghề.
Nêu một số ví dụ về vật không phải là vật rắn và giải thích tại sao đó không phải là vật rắn.
Ví dụ vật không phải là vật rắn: cành cây mềm, viên đất sét. Nguyên nhân: vì khoảng cách giữa hai điểm bất kì của vật này thay đổi trong quá trình tương tác (vật thay đổi hình dạng).
Hãy phân loại biến dạng trong từng trường hợp được mô tả ở Hình 22.4.
a) Biến dạng nén.
b) Biến dạng kéo.
c) Biến dạng nén.
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).
a) Đề xuất phương án thí nghiệm đơn giản.
- Bước 1: Đặt lò xo nằm ngang trên mặt bàn, song song với thước thẳng. Đo chiều dài của lò xo khi đó.
- Bước 2: Móc 1 đầu lò xo vào 1 điểm cố định (điểm này yêu cầu không bị di chuyển khi làm thí nghiệm), dùng tay kéo 1 đầu còn lại. Sau đó đo chiều dài của lò xo khi đó.
- Bước 3: Thả tay ra để lò xo trở về trạng thái ban đầu. Đo chiều dài lò xo khi đó và so sánh với chiều dài ban đầu để rút ra kết luận.
b) Nếu tiếp tục tăng độ lớn của lực để kéo dãn hai đầu lò xo (có thể dùng máy) thì lò xo tiếp tục dãn. Nếu lực kéo đó tiếp tục tăng lên tới mức vượt quá giới hạn đàn hồi của lò xo thì khi thôi tác dụng lực lò xo không thể trở về hình dạng với chiều dài ban đầu. Lúc đó, lò xo đã bị mất tính đàn hồi.
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.
Nhận xét: trong giới hạn đàn hồi của lò xo thì lực tác dụng tỉ lệ thuận với độ dãn của lò xo. Khi vượt quá giới hạn đàn hồi thì lò xo bị dãn rất nhiều và đến điểm đứt gãy thì lò xo sẽ bị đứt.
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.
Mục đích để giảm thiểu tác hại do động đất. Khi động đất xảy ra, các tòa nhà sẽ bị rung lắc, do có các lò xo ở móng cọc có tính chất đàn hồi có thể trở về trạng thái ban đầu khi thôi lực tác dụng, nên ngôi nhà sẽ ít bị ảnh hưởng.
Giải thích tại sao trong kĩ thuật, người ta cần phải xác định giới hạn đàn hồi của vật liệu?
Việc xác định giới hạn đàn hồi của vật liệu rất quan trọng, mục đích để xác định được độ lớn ngoại lực tác dụng vào vật liệu có thể chịu được tối đa là bao nhiêu và đưa ra lưu ý cho người sử dụng. Để họ tránh tác dụng ngoại lực lớn, vượt quá giới hạn đàn hồi của vật và làm hỏng vật liệu.
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?
Những vật không có tính chất đàn hồi: một viên đất sét, một chiếc bút chì vỏ gỗ, một li thủy tinh. Vì khi tác dụng lực lên vật đó, vật bị biến dạng nhưng khi thôi tác dụng lực thì vật không thể trở về hình dạng và kích thước ban đầu được.
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.
Lò xo bên phải có độ cứng lớn hơn vì độ dãn của lò xo khi chịu lực tác dụng nhỏ hơn so với lò xo còn lại.
Giải thích tại sao một số giày được thiết kế với một số lò xo rất nhỏ nằm ở dưới đế (Hình 22P.2).
Mục đích: khi người tác dụng lực lên lò xo thì lò xo sẽ xuất hiện lực đàn hồi, lực đàn hồi này có tác dụng làm giảm áp lực xuống mặt đất, thúc đẩy chuyển động của người và bảo vệ gót chân.
