Vận dụng định luật Hooke Phương pháp giải và bài tập có đáp án
Cách giải bài toán lực đàn hồi lò xo công thức định luật Hooke đầy đủ lớp 10
Định luật Hooke là nền tảng quan trọng trong chuyên đề lực đàn hồi của Vật lý 10, giúp giải thích mối quan hệ giữa lực đàn hồi và độ biến dạng của lò xo trong giới hạn đàn hồi. Khi làm bài tập, học sinh không chỉ cần ghi nhớ công thức mà còn phải biết xác định đúng chiều của lực đàn hồi, phân tích trạng thái cân bằng và kết hợp linh hoạt với các định luật Newton để giải quyết nhiều dạng toán khác nhau. Trong bài viết này, bạn sẽ được tìm hiểu phương pháp vận dụng định luật Hooke, hệ thống công thức cần nhớ cùng bài tập Vật lý 10 có đáp án chi tiết, giúp củng cố kiến thức và nâng cao kỹ năng giải bài.
A. Định luật Hooke
Công thức của định luật Hooke
\({F_{dh}} = k.\left| {\Delta l} \right|\)
Với :
- \(\Delta l = \left| {l - {l_0}} \right|\) độ biến dạng của lò xo
- l là chiều dài lúc sau của lò xo
- l0 là chiều dài tự nhiên (ban đầu)
Khi lò xo treo thẳng đứng ở trạng thái cân bằng thì: \({F_{dh}}\; = {\rm{ }}P\).
B. Bài tập áp dụng định luật Hooke có hướng dẫn chi tiết
Bài 1: Một lò xo dãn ra đoạn \(3cm\) khi treo vật có \(m = 60g, g = 10m/s^2\)
a. Tính độ cứng của lò xo.
b. Muốn \(\Delta l = 5cm\) thì m’ là bao nhiêu?
Hướng dẫn giải:
Khi cân bằng: \(F = P \Leftrightarrow k\Delta l = mg \Rightarrow k = 20N/m\)
Khi \(\Delta l = 5cm\) \(\Leftrightarrow k\Delta l' = m'g \Rightarrow m' = 0,1kg\)
Bài 2: Một lò xo có \(l_0 = 40cm\) được treo thẳng đứng. Treo vào đầu dưới của lò xo một quả cân \(500g\) thì chiều dài của lò xo là \(45cm\). Hỏi khi treo vật có \(m = 600g\) thì chiều dài lúc sau là bao nhiêu? \(g = 10m/s^2\)
Hướng dẫn giải:
Ta có:
\(F = P\)
\(\Leftrightarrow k\Delta l = mg \Rightarrow k = 100N/m\)
Khi \(m = 600g: F’ = P\)
\(\Leftrightarrow k(l' - {l_0}) = {m_2}g \Rightarrow l' = 0,46m\)
Bài 3: Một lò xo có chiều dài tự nhiên \(20cm\) được treo thẳng đứng. Treo vào đầu tự do của lò xo vật có \(m = 25g\) thì chiều dài của lò xo là 21cm, \(g = 10m/s^2\). Nếu treo thêm vật có \(m = 75g\) thì chiều dài của lò xo là bao nhiêu?
Hướng dẫn giải:
Khi treo vật 25g
\(\Leftrightarrow k(l - {l_0}) = {m_1}g \Rightarrow k = 25N/m\)
Khi treo thêm 75g
\(\Leftrightarrow k(l' - {l_0}) = ({m_1} + {m_2})g \Rightarrow l' = 0,24m\).
-------------------------------------------
Việc nắm vững định luật Hooke và phương pháp giải các bài toán về lực đàn hồi sẽ giúp học sinh xử lý hiệu quả những dạng bài liên quan đến lò xo, cân bằng lực và chuyển động trong chương trình Vật lý 10. Hãy luyện tập thường xuyên với nhiều bài tập có đáp án để thành thạo cách phân tích đề, lựa chọn công thức phù hợp và nâng cao kết quả học tập trong các bài kiểm tra cũng như kỳ thi.
