Lý thuyết Vật lí 10 Bài 33: Biến dạng của vật rắn

1. Biến dạng cơ của vật rắn

Khi chịu tác dụng của ngoại lực, hình dạng hoặc kích thước của vật rắn bị thay đổi, ta nói vật rắn bị biến dạng.

• Biến dạng đàn hồi: Là biến dạng mà vật rắn có thể tự động lấy lại hoàn toàn hình dạng và kích thước ban đầu khi ngoại lực ngừng tác dụng (Ví dụ: kéo dãn nhẹ lò xo, uốn cong cây thước nhựa rồi buông tay).
• Biến dạng dư (biến dạng không đàn hồi): Là biến dạng mà vật rắn không thể trở về hình dạng ban đầu khi thôi tác dụng lực (Ví dụ: bẻ gập sợi dây đồng, nặn miếng đất sét).
• Giới hạn đàn hồi: Là giới hạn lực lớn nhất mà khi tác dụng lên vật rắn, nó vẫn còn giữ được tính đàn hồi. Nếu lực tác dụng vượt quá giới hạn đàn hồi, vật sẽ bị biến dạng dư hoặc đứt gãy.

2. Phân loại biến dạng kéo và biến dạng nén

1. Khái niệm lực đàn hồi

Khi một vật bị biến dạng đàn hồi (như kéo dãn hoặc nén một lò xo), lực xuất hiện chống lại sự biến dạng và có xu hướng đưa vật trở về hình dạng kích thước ban đầu được gọi là lực đàn hồi.

• Điểm đặt: Đặt vào vật tiếp xúc gây ra biến dạng cho lò xo.
• Phương: Trùng với trục của lò xo.
• Chiều: Ngược chiều với chiều biến dạng (khi lò xo bị dãn thì lực đàn hồi hướng vào trong; khi lò xo bị nén thì lực đàn hồi đẩy hướng ra ngoài).

2. Định luật Hooke (Định luật Húc)

Trong đó:
- $F_{dh}$: Độ lớn lực đàn hồi (đơn vị: Newton, $N$).
- $l_0$: Chiều dài tự nhiên của lò xo khi chưa biến dạng (đơn vị: mét, $m$).
- $l$: Chiều dài của lò xo khi bị kéo dãn hoặc nén (đơn vị: mét, $m$).
- $\Delta l = |l - l_0|$: Độ biến dạng (độ dãn hoặc độ nén) của lò xo (đơn vị: mét, $m$).
- $k$: Độ cứng (hệ số đàn hồi) của lò xo (đơn vị trong hệ SI: $N/m$).

3. Đặc điểm của độ cứng $k$

Độ cứng $k$ đặc trưng cho khả năng chống lại sự biến dạng của lò xo (lò xo có $k$ càng lớn thì càng "cứng", càng khó kéo dãn). Độ cứng $k$ phụ thuộc vào bản chất vật liệu làm lò xo (thép, đồng) và kích thước hình học của lò xo (bán kính vòng xoắn, đường kính sợi dây thép và số vòng xoắn).