Title CĐ17. BIẾN DẠNG VẬT RẮN.pdf ✅

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÝ 10 MỤC LỤC File word: [email protected] -- 1 -- Phone, Zalo: 0946 513 000 MỤC LỤC CHỦ ĐỀ. BIẾN DẠNG CỦA VẬT RẮN....................................................................................................2 1. BIẾN DẠNG CƠ ..............................................................................................................................3 2. BIẾN DẠNG NHIỆT.......................................................................................................................4
BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÝ 10 File word: [email protected] -- 2 -- Phone, Zalo: 0946 513 000 CHỦ ĐỀ. BIẾN DẠNG CỦA VẬT RẮN A. TÓM TẮT LÍ THUYẾT I. BIẾN DẠNG CƠ Nguyên nhân: Do tác dụng của các lực cơ học (kéo, nén,. . . ) vật rắn bị biến dạng (kéo, nén, uốn, cắt. . . ). 2. Hệ số đàn hồi, suất đàn hồi: - Hệ số đàn hồi (độ cứng): 0 ES k l  (9. 1) - Suất đàn hồi: 0 kl E S     (9. 2) (Đơn vị của E là Pa; 0 l là chiều dài ban đầu của vật; S là diện tích tiết diện ngang của vật; F S   là ứng suất pháp tuyến; 0 l l    là độ biến dạng tỉ đối; l là độ biến dạng (tuyệt đối) cùa vật). 3. Giới han bền. Hệ số an toàn Giới han bền: b b F S   (9. 3) (Fb là lực kéo làm dây đứt). Hệ số an toàn: b n F   (9. 4) (F là lực mà mỗi đơn vị diện tích tiết diện ngang có thể chịu để đảm bảo an toàn). II. BIẾN DẠNG NHIỆT 1. Nguyên nhân: Do sự thay đổi nhiệt độ (tăng, giảm) làm vật biến dạng (dãn ra hay co lại). 2. Sự nở dài: Sự nở dài là sự tăng chiều dài của vật rắn khi nhiệt độ vật rắn tăng. l l t   0 1   (9. 5) ( 0 l là chiều dài của vật ở 0°C, l là chiều dài của vật ở t°C,  là hệ số nở dài của chất làm vật). 3. Sự nở khối (nở thể tích): Sự nở khối là sự tăng thể tích của vật rắn khi nhiệt độ vật rắn tăng. V V t   0 1   (9. 6) ( V0 là thể tích của vật ở 0°c, V là thể tích của vật ở t°C,    3 là hệ số nở thể tích của chất làm vật). B. NHỮNG CHÚ Ý KHI GIẢI BÀI TẬP VỀ KIẾN THỨC VÀ KỸ NĂNG - Cần chú ý xác định loại biến dạng (cơ, nhiệt hay cả cơ và nhiệt). - Khi áp dụng các công thức về biến dạng của vật rắn, chú ý: + Trong biến dạng cơ thì 0 l là chiều dài ban đầu của vật, trong biến dạng nhiệt thì 0 l là chiều dài của vật ở 0°C. + Trong biến dạng nhiệt có thể dùng công thức gần đúng để xác định chiều dài của vật ở 1 t C 2 qua chiều dài của vật ở 1 t C : l l t t 2 1 2 1      1      hoặc 1    l l t  .
BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÝ 10 File word: [email protected] -- 3 -- Phone, Zalo: 0946 513 000 + Trong biến dạng nhiệt, với cùng một chất thì    3 . - Phân biệt độ biến dạng tuyệt đối là 2 1    l l l ; độ biển dạng tương đối (tỉ đối) là 1 l l  hay 0 l l  . VỀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI 1. Với dạng bài tập về biến dạng cơ của vật rắn. Phương pháp giải là: - Sử dụng các công thức: + Lực đàn hồi: F k l dh   + Hệ số đàn hồi (độ cứng): 0 ES k l  + Suất đàn hồi: 0 kl E S     (l0 là chiều dài ban đầu của vật; S là diện tích tiết diện ngang của vật; F S   là ứng suất pháp tuyến; 0 l l    là độ biến dạng tỉ đối; l là độ biến dạng (tuyệt đối) của vật). - Một số chú ý: Đơn vị hệ SI: k(N/m); 0 l , l (m); E(Pa); S(m2 ). . . 2. Với dạng bài tập về biến dạng nhiệt của vật rắn. Phương pháp giải là: - Sử dựng các công thức: + Sự nở dài: l l t   0 1   ; l l t 2 1    1   ; 1    l l t  ( 0 l là chiều dài của vật ở 0°C; 1 l là chiều dài ban đầu của vật; l là độ biến dạng (dãn, co) theo chiều dài của vật; (  là hệ so nở dài của chất làm vật). + Sự nở khối: V V t 1 0   1   ; V V t 2 1    1   ;    V V t 1 (V0 là thể tích của vật ở 0°C; V1 là thể tích ban đầu của vật; V là độ biến dạng (dãn, co) thể tích của vật; p  à hệ số nở khối của chất làm vật, với cùng một chất thì    3 ). - Một số chú ý: + Các công thức gần đúng: 1 1  m      m ; 1 1 1              + Phân biệt chiều dài ban đầu (ứng với nhiệt độ t1) và chiều dài ở 0°C (ứng với nhiệt độ t = 0°C). + Công thức tính thể tích một số khối hình học:   3 caàu 4 3 V R ;  3 laäp phöông V a ;  truï V Sh, ... C. CÁC BÀI TẬP VẬN DỤNG 1. BIẾN DẠNG CƠ 1. 1. Dây đồng thau có đường kính 6mm. Suất lâng (Young) của đồng thau là 9,0. 1010 Pa. Tính lực kéo làm dãn 0,20% chiều dài của dây. Bài giải: Áp dụng định luật Húc:         2 0 0 0 . . F E F ES E r S         2 10 3 2 2 F N KN 9,0.10 .3,14. 3.10 .0,2.10 50,8.10 5,1
BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÝ 10 File word: [email protected] -- 4 -- Phone, Zalo: 0946 513 000 Vậy: Lực kéo làm dãn 0,20% chiều dài của dây là 5,l kN. 1. 2. Quả cầu thép có đường kính 10 cm và khối lượng 4kg được gắn vào một dây thép dài 2,8m. Đường kính dây là 0,9mm và áp suất lâng (Young) là E = l,86. 1011 Pa. Quả cầu chuyển động đu đưa. Vận tốc quả cầu lúc qua vị trí thấp nhất là 5(m/s). Hãy tính khoảng trống tối thiểu từ quả cầu đến sàn biết rằng khoảng cách từ điểm treo dây cách sàn 3m. Bài giải: Gọi x là độ dãn của dây thép khi quả cầu qua vị trí cân bằng. Tại vị trí cân bằng: Các lực tác dụng vào quả cầu: trọng lực P mg  , lực đàn hồi 0  ES F x l Vì quả cầu chuyển động đu đưa theo cung tròn nên: F P ma   ht 2 2 2 0 0 0 0 4 2 2           ES mv E d mv x mg x mg l l D D l x l   2 2 0 2 2 11 4 0 4 4.2,8.4 5 10 0,1 3,14.1,86.10 . 9.10 2,8 2 2 l m v x g Ed D l                                 x m cm 0,0018 0,18 - Khoảng trống tối thiểu từ quả cầu đến sàn là: l cm min      300 280 10 0,18 9,82   . 2. BIẾN DẠNG NHIỆT 1. 3. Một thước bằng nhôm có các độ chia đúng ở 5°C. Dùng thước này đo một chiều dài ở 35°C. Kết quả đọc được là 88,45cm. Tính sai số do ảnh hưởng của nhiệt độ và chiều dài đúng. Bài giải: Ở 35°C, chiều dài thước là l l t 2 0 2   1   - Nếu ở 5° thì chiều dài thước là l l t 1 0 1   1   - Sai số của nhiệt độ là do thước dãn nở: 2 1 0      l l l t      5 2 5 2 2,3.10 .30 88,45. 0,06 0,6 1 1 2,3.10 .35 t l l cm mm t              - Chiều dài đúng cần đo: 2 l l l cm        88,45 0,06 88,51 . 1. 4. Ở 30°C, một quả cầu thép có đường kính 6cm và không qua lọt một lỗ tròn khoét trên một tấm đồng thau vì đường kính của lỗ kém hơn 0,01 mm. Hỏi phải đưa quả cầu thép và tấm đồng thau tới cùng nhiệt độ bao nhiêu thì quả cầu qua lọt lỗ tròn? Biết các hệ số nở dài của thép và đồng thau lần lượt là 12. 10-6K -1 và 19. 10 -6K -1 . Bài giải: