Giải SGK Vật lí 10 Kết nối tri thức Bài 33: Biến dạng của vật rắn

Khởi động

Câu hỏi khởi động SGK Vật lí 10 Kết nối tri thức Bài 33 (trang 128): Bungee là một trò chơi mạo hiểm được nhiều người yêu thích. Em có biết trò chơi này được thực hiện dựa trên hiện tượng vật lí nào không?

Trả lời:

- Bungee là một trò chơi mạo hiểm được nhiều người yêu thích dựa trên hiện tượng biến dạng đàn hồi của dây treo. Khi nhảy xuống, trọng lực của người sẽ kéo dây dãn ra. Dây sẽ giãn hết cỡ, kéo người chơi bật lại khi đến một giới hạn nào đó, tạo độ nảy cho cú nhảy và làm tăng cảm giác mạnh cho người chơi.

I. Biến dạng đàn hồi. Biến dạng kéo và biến dạng nén

Hoạt động mục I SGK Vật lí 10 Kết nối tri thức Bài 33 (trang 128): Hãy làm các thí nghiệm về biến dạng sau đây:

- Ép quả bóng cao su vào bức tường (Hình 33.1a).

- Nén lò xo dọc theo trục của nó (Hình 33.1b).

- Kéo hai đầu lò xo dọc theo trục của nó (Hình 33.1c).

- Kéo cho vòng dây cao su dãn ra (Hình 33.1d).

1. Trong mỗi thí nghiệm trên, em hãy cho biết:

- Lực nào làm vật biến dạng?

- Biến dạng nào là biến dạng kéo? Biến dạng nào là biến dạng nén?

- Mức độ biến dạng phụ thuộc vào yếu tố nào?

2. Trong thí nghiệm với lò xo và vòng dây cao su, nếu lực kéo quá lớn thì khi thôi tác dụng, chúng có trở về hình dạng, kích thước ban đầu được không?

Trả lời:

1. 

 => Mức độ biến dạng phụ thuộc vào độ lớn của ngoại lực tác dụng.

2. Trong thí nghiệm với lò xo và vòng dây cao su, nếu lực kéo quá lớn (lớn hơn giới hạn đàn hồi của vật) thì khi thôi tác dụng lực, chúng không thể trở về hình dạng, kích thước ban đầu được.

II. Lực đàn hồi. Định luật Hooke

1. Lực đàn hồi của lò xo 

Hoạt động mục 1 SGK Vật lí 10 Kết nối tri thức Bài 33 (trang 129): Với các dụng cụ sau đây: giá đỡ thí nghiệm; các lò xo; hộp quả cân; thước đo.

- Thiết kế và thực hiện phương án thí nghiệm tìm mối quan hệ giữa độ lớn của lực đàn hồi và độ biến dạng của lò xo.

- Hãy thể hiện kết quả trên đồ thị về sự phụ thuộc của lực đàn hồi vào độ biến dạng của lò xo.

- Thảo luận và nhận xét kết quả thu được.

Trả lời:

- Thiết kế phương án thí nghiệm: Treo một đầu lò xo lên giá đỡ thí nghiệm, đầu còn lại treo quả cân

- Các bước thực hiện thí nghiệm:

+ Bước 1: Treo lò xo lên giá đỡ, đo chiều dài của lò xo

+ Bước 2: Treo 1 quả cân lên đầu còn lại của lò xo, đo chiều dài của lò xo khi đó. Tương tự treo 2 quả cân, 3 quả cân, 4 quả cân.

+ Bước 3: Lập bảng ghi kết quả

- Đồ thị về sự phụ thuộc của lực đàn hồi vào độ biến dạng của lò xo.

- Nhận xét kết quả thu được: Độ biến dạng tăng thì lực đàn hồi cũng tăng, đồ thị là một đường thẳng đi qua gốc tọa độ, chứng tỏ lực đàn hồi tỉ lệ thuận với độ biến dạng

Câu hỏi 1 SGK Vật lí 10 Kết nối tri thức Bài 33 (trang 129): Em hãy cho biết loại biến dạng trong mỗi trường hợp sau:

a) Cột chịu lực trong tòa nhà.

b) Cánh cung khi kéo dây cung.

Trả lời:

a) Cột chịu lực trong tòa nhà: Biến dạng nén (chịu tác dụng của cặp lực nén ngược chiều nhau, vuông góc với bề mặt của cột và hướng vào phía trong cột).

b) Cánh cung khi kéo dây cung: Biến dạng kéo. (Kéo cây cung làm cánh cung bị biến dạng thành đường cong, chịu tác dụng của cặp lực kéo ngược chiều nhau, vuông góc với bề mặt của cánh cung và hướng ra phía ngoài cánh cung).

Câu hỏi 2 SGK Vật lí 10 Kết nối tri thức Bài 33 (trang 129): Tìm thêm ví dụ về biến dạng kéo trong đời sống.

Trả lời:

Trả lời:

1. Xét trong giới hạn đàn hồi của lò xo. Chỉ cần xét một trường hợp là có thể tính được độ cứng của lò xo.

Khi đó: $k=\frac{F}{\Delta l}=\frac{P_{1}}{\Delta l_{1}}=\frac{1}{0,01}=100M/n$

- Khối lượng lò xo cần rất nhỏ so với khối lượng của các vật nặng treo vào nó vì nếu khối lượng của lò xo đủ lớn thì khi cân bằng lực đàn hồi không bằng trọng lượng của vật nữa, mà phải tính thêm cả trọng lượng của lò xo, dẫn đến biểu thức tính độ cứng của lò xo sai lệch.

2.

a) Lò xo có độ cứng lớn nhất là lò xo C

b) Lò xo có độ cứng nhỏ nhất là lò xo A

c) Lò xo không tuân theo định luật Hooke là lò xo A