định luật Hooke
Đã giới thiệu| English | Ý nghĩa |
|---|---|
| elastic/ɪˈlæstɪk/ | đàn hồi |
| Hooke's law/hʊks lɔː/ | định luật Hooke |
| extension/ekˈstenʃn/ | độ dãn dài |
| tension/ˈtenʃn/ | lực căng |
| natural length/ˈnætʃərəl leŋθ/ | chiều dài tự nhiên |
| modulus of elasticity/ˈmɒdjʊləs ɒv ɪlæˈstɪsɪti/ | mô đun đàn hồi |
| elastic potential energy/ɪˈlæstɪk pəˈtenʃl ˈenədʒi/ | thế năng đàn hồi |
| compress/kəmˈpres/ | nén |
Vật lý của trò nhảy dù dây đàn hồi
- Kéo dãn một sợi dây đàn hồi và nó sẽ kéo ngược lại — càng kéo dãn nhiều thì lực càng lớn.
- Định luật tỷ lệ đơn giản này, định luật Hooke, chi phối các lò xo, dây nhảy dù và năng lượng mà chúng lưu trữ cũng như giải phóng.
Một dây đàn hồi có chiều dài tự nhiên 2 m và mô đun 50 N bị kéo giãn 0.5 m. Tìm lực căng T = λx/L (N).
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
T = 50 × 0.5 / 2 = 12.5 N.
Theo định luật Hooke, lực căng tỷ lệ thuận với độ giãn.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
T = (λ/L)x, nên T ∝ x trong khi vật liệu vẫn giữ tính đàn hồi.
Định luật Hooke
- Lực căng trong một sợi dây đàn hồi hoặc lò xo tỷ lệ thuận với độ dãn $x$:
- $L$ là chiều dài tự nhiên và $\lambda$ là mô đun đàn hồi (một đặc tính của vật liệu).
Lực căng tăng tuyến tính theo độ dãn; diện tích dưới đường thẳng là năng lượng đàn hồi đã lưu trữ.
định luật Hooke
F = k·x
Lực tỷ lệ thuận với độ giãn — độ dốc là độ cứng k.
Đối với cùng sợi dây đó (λ = 50, x = 0.5, L = 2), tìm năng lượng đàn hồi lưu trữ E = λx²/(2L) (J).
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
E = 50 × 0.25 / 4 = 12.5/4 = 3.125 J.
Năng lượng đàn hồi bằng ______ dưới đồ thị lực–độ giãn.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Công thực hiện khi kéo = diện tích dưới đường T–x = ½ × x × (λx/L) = λx²/(2L).
Năng lượng thế đàn hồi
- Việc kéo dãn thực hiện công, được lưu trữ dưới dạng năng lượng thế đàn hồi — diện tích tam giác dưới biểu đồ:
Ví dụ minh họa
- Một sợi dây đàn hồi có chiều dài tự nhiên $2$ m và mô đun $50$ N bị kéo dãn thêm $0.5$ m.
- Lực căng $T = \dfrac{\lambda x}{L} = \dfrac{50 \times 0.5}{2} = 12.5$ N.
- Năng lượng lưu trữ $E = \dfrac{\lambda x^2}{2L} = \dfrac{50 \times 0.25}{4} = 3.125$ J.
Một dây đàn hồi (không phải lò xo):
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Dây chỉ kéo; khi lỏng lẻo lực căng bằng không. Chỉ có lò xo mới đẩy khi bị nén.
Dây so với lò xo
Dây không thể đẩy. Một dây đàn hồi chỉ kéo (lực căng khi bị dãn, không có gì khi bị松弛). Một lò xo còn có thể đẩy khi bị nén — vì vậy độ dãn của lò xo $x$ có thể mang giá trị âm.
- Con lắc hình nón là một khối nặng được quay trong một vòng tròn ngang bằng dây.
Bạn đã nắm vững
- Định luật Hooke: $T = \dfrac{\lambda x}{L}$ (lực căng ∝ độ dãn)
- Năng lượng thế đàn hồi đã lưu trữ: $E = \dfrac{\lambda x^2}{2L}$ (diện tích dưới đường lực – độ dãn)
- $\lambda$ = mô đun, $L$ = chiều dài tự nhiên; dây chỉ kéo, lò xo còn có thể đẩy