Lực đàn hồi là gì? Đơn vị, Công thức tính lực đàn hồi
Lực đàn hồi là khái niệm được sử dụng nhiều trong vật lý và cơ học. Để hiểu rõ hơn lực đàn hồi là gì? Đơn vị cũng như công thức tính lực đàn hồi, hãy theo dõi bài viết dưới đây nhé!
Lực đàn hồi là gì?
Một vật khi bị biến dạng sẽ sinh ra một lực và lực đó được gọi là lực đàn hồi. Ví dụ lò xo khi bị nén lại hoặc bị kéo giãn ra sẽ sinh ra một lực đàn hồi có xu hướng chống lại lực khiến cho lò xo bị biến dạng. Cũng có nghĩa là lực đàn hồi có xu hướng làm vật trở lại trạng thái ban đầu khi nó chưa bị biến dạng.
Vật đàn hồi thường rất đa dạng, nó có thể là lò xo, dây chun hoặc là một đoạn dây cao su.
Điểm đặt của lực đàn hồi vào vật bị biến dạng, cùng phương, ngược chiều có độ lớn bằng với độ lớn của lực tác dụng ở thời điểm xuất hiện. Khi lực tác dụng vào vật quá lớn vật đó mất khả năng khôi phục lại hình dạng ban đầu thì ta nói lực tác dụng đã vượt qua giới hạn đàn hồi của vật liệu.
Lực đàn hồi có đặc điểm gì?
Xét lại ví dụ vật đàn hồi là lò xo thì ta sẽ có một vài nhận xét sau đây để suy ra tính chất của lực đàn hồi:
- Lò xo là một vật đàn hồi, khi chúng ta nén hoặc kéo dãn nó một cách vừa phải, sau khi buông ra nó sẽ trở lại hình dạng như ban đầu hay chính là chiều dài tự nhiên của lò xo.
- Lò xo khi bị lực tác động làm biến dạng sẽ tác dụng lực đàn hồi lên các vật tiếp xúc, hoặc gắn với hai đầu của nó.
- Lực đàn hồi phụ thuộc rất nhiều vào độ biến dạng của lò xo, khi độ biến dạng của lò xo càng lớn thì lực đàn hồi sẽ càng lớn và ngược lại khi độ biến dạng của lò xo càng ít thì lực đàn hồi sẽ càng nhỏ.
- Chất liệu của lò xo sẽ quy định độ biến dạng của nó và quyết định được độ lớn của lực đàn hồi.
- Phương sẽ trùng với phương của trục lò xo.
- Chiều của lực đàn hồi sẽ ngược chiều biến dạng của lò xo. Khi lò xo dãn, lực đàn hồi hướng vào trong, còn khi nén, lực đàn hồi hướng ra ngoài.
Các yếu tố ảnh hưởng đến lực đàn hồi
Lực đàn hồi phụ thuộc rất nhiều vào độ biến dạng của vật đàn hồi mà độ biến dạng của vật đàn hồi sẽ phụ thuộc chủ yếu vào chất liệu cấu thành lên nó. Để hiểu rõ hơn về những yếu tố ảnh hưởng đến lực đàn hồi ta xét vật đàn hồi là lò xo và có một số nhận xét sau đây:
Lò xo đều có một giới hạn đàn hồi nhất định vì vậy nó chỉ giãn khi các vòng của nó được quấn một cách đều đặn. Nếu lò xo vô tình bị chúng ta kéo dãn hoặc sự biến dạng của các vòng lò xo không đều nhau thì thí nghiệm về lực đàn hồi sẽ bị thất bại.
Vật liệu làm lò xo chính là yếu tố quyết định tính đàn hồi của lò xo. Trong thực tế, thép và đồng là hai loại chất liệu được dùng làm lò xo bởi tính đàn hồi của 2 chất này khá tốt.
Xem thêm: Tiết diện dây dẫn là gì? Đơn vị đo và công thức tính
Biểu thức tính công của lực đàn hồi
Công thức tính lực đàn hồi của lò xo lớp 10 ta đã được học ở lớp 10. Khi lò xo bị biến dạng và đầu lò xo gắn quả nặng sẽ di chuyển từ vị trí x1 đến vị trí x2, khi đó công của lực đàn hồi thực hiện sẽ được tính theo công thức:
Công của lực đàn hồi sẽ phụ thuộc vào các vị trí điểm đầu và điểm cuối của sự biến dạng đồng thời lực đàn hồi cũng sẽ là lực thế.
Ví dụ về lực đàn hồi
Hiện nay, lực đàn hồi được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, nó được sử dụng trong các vật dụng, thiết bị mà chúng ta thường tiếp xúc hằng ngày như:
- Cánh cung
- Ná thun bắn
- Lò xo giảm xóc ở các phương tiện giao thông như: xe máy, xe ô tô, lò xo phía dưới yên xe đạp,…
- Lò xo ứng dụng trong súng hơi.
- Tạo nhịp đàn hồi của các thiết bị của xe như bánh xe, lốp xe ô tô hoặc là ghế ngồi xe ô tô.
- Đệm mút của giường hoặc của gối.
- Cầu bật.
- Dàn dây đàn hồi.
Các ứng dụng của lực đàn hồi mang lại lợi ích to lớn, tuy nhiên nó cũng có một số tác hại mà chúng ta cần lưu ý, đó là:
Lực đàn hồi của lò xo dưới yên xe sẽ dao động liên tục khi bị tác động như khi đi đường xóc. Điều này khiến cho người ngồi trên xe có cảm giác khó chịu. Vậy nên để giảm bớt dao động người ta cần phải có hệ thống làm triệt tiêu bớt các dao động này, giúp người ngồi xe cảm thấy thoải mái hơn.
Xem thêm: Lực kế là gì? Lực kế dùng để làm gì? Cách đo lực bằng lực kế
Bài tập về lực đàn hồi
Câu 1: Cánh cung là vật có tính chất đàn hồi. Khi nó bị …, nó sẽ tác dụng vào hai đầu dây cung của hai lực đàn hồi. Hai lực này sẽ tác dụng cùng lúc vào dây cung, chúng sẽ có cùng phương, ngược chiều và là hai lực cân bằng.
- Trọng lượng
- Lực cân bằng
- Biến dạng
- Vật có tính chất đàn hồi
Đáp án: C
Câu 2: Lực nào sau đây là lực đàn hồi?
- Trọng lực của một quả nặng.
- Lực hút của nam châm lên tấm sắt.
- Lực đẩy của lò xo phía dưới yên xe đạp.
- Lực kết dính của tờ giấy được dán trên bảng.
Đáp án: C
Câu 3: Vật nào dưới đây có tính đàn hồi:
- Một cục đất sét
- Một hòn đá
- Một đoạn dây đồng nhỏ
- Một quả bóng cao su
Đáp án: D
Như vậy, bài viết trên đây đã cung cấp những kiến thức liên quan đến lực đàn hồi là gì, vật đàn hồi là gì? đặc điểm cũng như các ứng dụng trong thực tiễn của lực đàn hồi.