Biến dạng vật rắn – Kiến thức trọng tâm
Biến dạng đàn hồi, định luật Hooke, ghép lò xo nối tiếp và song song, ứng suất, biến dạng tỉ đối, suất Young.
Chương ngắn nhưng hay xuất hiện ở câu trắc nghiệm và bài đọc đồ thị lực – độ giãn.
1. Biến dạng đàn hồi và định luật Hooke
Biến dạng đàn hồi: vật trở về hình dạng cũ khi thôi tác dụng lực (trong giới hạn đàn hồi).
$$F = k\,\Delta l$$
$k$ là độ cứng của lò xo (N/m). Vật treo cân bằng: $k\,\Delta l = mg$.
2. Ghép lò xo
| Cách ghép | Độ cứng tương đương | Đặc điểm |
|---|---|---|
| Nối tiếp | $\dfrac{1}{k} = \dfrac{1}{k_1} + \dfrac{1}{k_2}$ | lực bằng nhau, độ giãn cộng lại |
| Song song | $k = k_1 + k_2$ | độ giãn bằng nhau, lực cộng lại |
Cắt lò xo thành đoạn ngắn hơn thì đoạn đó cứng hơn: độ cứng tỉ lệ nghịch với chiều dài.
3. Ứng suất và suất Young
$$\sigma = \frac{F}{S} \qquad \varepsilon = \frac{\Delta l}{l_0} \qquad E = \frac{\sigma}{\varepsilon} \;\Rightarrow\; \Delta l = \frac{Fl_0}{ES}$$
- $\sigma$: ứng suất (Pa); $\varepsilon$: biến dạng tỉ đối (không đơn vị); $E$: suất Young (Pa).
- Đổi tiết diện: $1\ \text{mm}^2 = 10^{-6}\ \text{m}^2$.