Chủ đề 4: CÁC LỰC CƠ HỌC
VẬT LÍ 10
LỰC ĐÀN HỒI –
LỰC MA SÁT-LỰC HƯỚNG TÂM.
I. Lực đàn hồi của lò xo
Định luật Húc
(Robert Hooker,1635-1703)
I.1. Hướng và điểm đặt của lực đàn hồi của lò xo.
quan sát nét mặt và phán đoán khi kéo lò xo ra, ta thấy cánh tay có cảm giác gì không?
+ Khi kéo lò xo ra ta cảm thấy có 1 lực kéo 2 cánh vào nhau
+ Lực kéo 2 tay đó được sinh ra từ đâu?
+ lực kéo 2 tay vào nhau được sinh ra từ lò xo.
+ Khi lò xo như thế nào thì có lực kéo 2 tay vào nhau?
+ Khi lò xo bị kéo dãn ra
+ Thế khi lò xo bị ép vào thì có lực tác dụng lên tay không? Tác dụng như thế nào?
+ Có bị tác dụng, nó đẩy 2 tay ra xa nhau.
I.1. Hướng và điểm đặt của lực đàn hồi của lò xo.
Vậy lực đàn hồi của lò xo:
+ Xuất hiện khi lò xo bị biến dạng
+ Giúp lò xo trở về hình dạng ban đầu khi không còn lực tác dụng vào lò xo.
+ Có hướng ngược với hướng của ngoại lực gây biến dạng cho lò xo.
+Có điểm đặt tại 2 đầu lò xo, chỗ tiếp xúc ( hay gắn) với vật làm lò xo biến dạng.
I.2. Độ lớn của lực đàn hồi của lò xo. Định luật Húc.
a. Thí nghiệm
Mục đích: Xem độ giãn của lò xo liên quan với độ lớn lực đàn hồi như thế nào?
Khi quả nặng đứng yên, quả nặng chịu tác dụng của những lực nào? chúng quan hệ với nhau như thế nào?
Khi quả nặng đứng yên, quả nặng chịu tác dụng của những lực nào? chúng quan hệ với nhau như thế nào?
Khi quả nặng đứng yên:
l
Nên Fđh = P = mg
Fđh = P
0,0
1,0
2,0
3,0
1
0
2
(cm)
0,0
1,0
2,0
3,0
1
0
2
(cm)
0,0
1,0
2,0
3,0
1
0
2
(cm)
0,0
1,0
2,0
3,0
1
0
2
3
(cm)
Các kết quả trong bảng cho ta thấy mối quan hệ như thế nào giữa độ lớn lực đàn hồi với độ dãn của lò xo?
+ Đó là mối quan hệ tỉ lệ thuận giữa trọng lượng các quả cân (hay độ lớn lực đàn hồi) với độ dãn của lò xo
Khi bỏ quả nặng ra các lò xo có trở lại vị trí ban đầu không?
Phán đoán xem có phải lúc nào trọng lượng các quả cân cũng tỉ lệ thuận với độ dãn của lò xo không?
+ Trọng lượng các quả cân không phải lúc nào cũng tỉ lệ với độ dãn của lò xo
+ Phán đoán xem khi bỏ các quả cân ra lò xo có trở về được độ dài ban đầu không?
+ Lò xo không trở về được độ dài ban đầu.
I.2. Độ lớn của lực đàn hồi của lò xo. Định luật Húc.
a. Thí nghiệm.
b. Giới hạn đàn hồi của lò xo.
Giới hạn đàn hồi của lò xo là gì?
Giới hạn đàn hồi là độ biến dạng lớn nhất mà sau khi thôi chịu lực tác dụng, vật còn tự trở lại hình dạng ban đầu
Fđh=P (N)
Độ dãn l=l - lo
0,0
0
1,0
1
2,0
2
3,0
3
4,0
3,4
+ Từ bảng kết quả cho biết Fđh chỉ tỉ lệ với độ dãn của lò xo khi nào?
+ chỉ tỉ lệ khi còn trong giới hạn đàn hồi.
I.2. Độ lớn của lực đàn hồi của lò xo. Định luật Húc.
a. Thí nghiệm.
b. Giới hạn đàn hồi của lò xo.
c. Định luật Húc.
Trong giới hạn đàn hồi
, độ lớn của lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo
c. Định luật Húc.
+ Hệ số tỉ lệ k gọi là độ cứng (hay hệ số đàn hồi) của lò xo.
+ Đơn vị của độ cứng:
k1 < k2 < k3
k
N
( / m )
c. Định luật Húc.
c. Định luật Húc.
c. Định luật Húc.
c. Định luật Húc.
c. Định luật Húc.
c. Định luật Húc.
c. Định luật Húc.
c. Định luật Húc.
c. Định luật Húc.
I.2. Độ lớn của lực đàn hồi của lò xo. Định luật Húc.
a. Thí nghiệm.
b. Giới hạn đàn hồi của lò xo.
c. Định luật Húc.
d. Chú ý.
*Với dây cao su hay dây thép, lực đàn hồi chỉ xuất hiện khi bị ngoại lực kéo dãn ( gọi là lực căng).
I.2. Độ lớn của lực đàn hồi của lò xo. Định luật Húc.
a. Thí nghiệm.
b. Giới hạn đàn hồi của lò xo.
c. Định luật Húc.
d. Chú ý.
*Với dây cao su hay dây thép, lực đàn hồi chỉ xuất hiện khi bị ngoại lực kéo dãn ( gọi là lực căng).
I.2. Độ lớn của lực đàn hồi của lò xo. Định luật Húc.
a. Thí nghiệm.
b. Giới hạn đàn hồi của lò xo.
c. Định luật Húc.
d. Chú ý.
* Với dây cao su hay dây thép, lực đàn hồi chỉ xuất hiện khi bị ngoại lực kéo dãn ( gọi là lực căng).
I.2. Độ lớn của lực đàn hồi của lò xo. Định luật Húc.
a. Thí nghiệm.
b. Giới hạn đàn hồi của lò xo.
c. Định luật Húc.
d. Chú ý.
*Với dây cao su hay dây thép, lực đàn hồi chỉ xuất hiện khi bị ngoại lực kéo dãn ( gọi là lực căng).
I.2. Độ lớn của lực đàn hồi của lò xo. Định luật Húc.
a. Thí nghiệm.
b. Giới hạn đàn hồi của lò xo.
c. Định luật Húc.
d. Chú ý.
*Với dây cao su hay dây thép, lực đàn hồi chỉ xuất hiện khi bị ngoại lực kéo dãn ( gọi là lực căng).
I.2. Độ lớn của lực đàn hồi của lò xo. Định luật Húc.
a. Thí nghiệm.
b. Giới hạn đàn hồi của lò xo.
c. Định luật Húc.
d. Chú ý.
*Với dây cao su hay dây thép, lực đàn hồi chỉ xuất hiện khi bị ngoại lực kéo dãn ( gọi là lực căng).
*Với các mặt tiếp xúc bị biến dạng khi ép vào nhau thì lực đàn hồi có phương vuông góc với mặt tiếp xúc.
Kiến thức cần nhớ:
+ Lực đàn hồi của lò xo xuất hiện ở cả 2 đầu của lò xo và tác dụng vào các vật tiếp xúc (hay găn) với nó làm nó biến dạng. Khi bị dãn, lực đàn hồi của lò xo hướng vào trong, khi bị nén lực đàn hồi của lò xo hướng ra ngoài.
+ Đối với dây cao su, dây thép…, khi bị kéo lực đàn hồi được gọi là lực căng.
+ Với các mặt tiếp xúc bị biến dạng khi ép vào nhau thì lực đàn hồi có phương vuông góc với mặt tiếp xúc.
Bài tập củng cố:
Câu 1. Treo một vật vào đầu dưới của một lò xo gắn cố định thì thấy lò xo dãn ra 5cm. Tìm trọng lượng của vật. Cho biết lò xo có độ cứng 100 N/m.
  A. 500N    B. 0,05N  C. 20N D. 5N
Gợi ý:
Tóm tắt
k = 100 N/m
l=5cm=0,05m
P = ?
Giải
Khi vật đứng yên thì Fđh = P
= 100.0,05
= 5 (N)
Chọn đáp án D
Câu 2. Một lò xo có chiều dài tự nhiên bằng 15 cm. Lò xo được giữ cố định tại một đầu, còn đầu kia chịu một lực kéo bằng 4,5 N. Khi ấy lò xo dài 18 cm. Độ cứng của lò xo bằng bao nhiêu?
A. 30 N/m
B. 25N/m
C. 1,5N/m
D. 150N/m
Tóm tắt
lo = 15cm =
0,15 m
l = 18 cm
= 0,18 m
Fđh = 4,5 N
k = ?
Giải
Theo định luật Húc ta có:
= 0,18 – 0,15 = 0,03 m
Vậy độ cứng k của lò xo bằng:
4,5 : 0,03
= 150 N/m
Chọn đáp án D
Giải thích nguyên tắc hoạt động của lò xo giảm sóc?

Tại sao đế giày đá bóng phải có gai cao su còn đế giày trượt băng thì không có?

Tại sao mặt lốp xe không làm nhẵn?
Trục bánh xe bò
Trục bánh xe đạp
Mất hàng chục thế kỉ để tạo ra sự khác biệt giữa hai loại trục bánh xe. Đó là sự phát minh ra ổ bi.
II. LỰC MA SÁT
LỰC MA SÁT
LỰC MA SÁT TRƯỢT
LỰC MA SÁT LĂN
LỰC MA SÁT NGHỈ
II. LỰC MA SÁT TRƯỢT
Xuất hiện khi một vật trượt trên bề mặt vật khác để cản trở chuyển động của vật.
II.1. Đo độ lớn của lực ma sát trượt như thế nào?
Thí nghiệm: Móc lực kế vào một khúc gỗ hình hộp chữ nhật đặt trên bàn rồi kéo theo phương ngang cho khúc gỗ chuyển động gần như thẳng đều. Khi ấy, lực kế chỉ độ lớn của lực ma sát trượt tác dụng vào vật.
- Điểm đặt: Tại vật, Tại phần tiếp xúc giữa hai vật.
II. LỰC MA SÁT TRƯỢT
- Phương, chiều: Cùng phương, ngược chiều với vận tốc của vật.
A
A

Fmst không phụ thuộc diện tích tiếp xúc
II.2. Độ lớn của lực ma sát trượt phụ thuộc vào những yếu tố nào?
v lớn
v nhỏ
2. Độ lớn của lực ma sát trượt phụ thuộc vào những yếu tố nào?
Fmst không phụ thuộc tốc độ của vật
II. 2. LỰC MA SÁT TRƯỢT
A
lực kéo lớn
lực kéo nhỏ
2. Độ lớn của lực ma sát trượt phụ thuộc vào những yếu tố nào?
Fmst tỉ lệ với độ lớn của áp lực
II.2. LỰC MA SÁT TRƯỢT
A
A
lực kéo nhỏ
lực kéo lớn
2. Độ lớn của lực ma sát trượt phụ thuộc vào những yếu tố nào?
Fmst phụ thuộc vào vật liệu
II.2. LỰC MA SÁT TRƯỢT
A
A
lực kéo lớn
lực kéo nhỏ
2. Độ lớn của lực ma sát trượt phụ thuộc vào những yếu tố nào?
Fmst phụ thuộc vào tình trạng hai bề mặt tiếp xúc
II.2. LỰC MA SÁT TRƯỢT
II.2. Độ lớn của lực ma sát trượt phụ thuộc vào những yếu tố nào?
Độ lớn của lực ma sát trượt
Không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc và tốc độ của vật.
Tỉ lệ với độ lớn của áp lực.
Phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của hai mặt tiếp xúc.
II. 3. Hệ số ma sát trượt
- Hệ số ma sát trượt, kí hiệu: μt.






Chú ý:
Hệ số ma sát trượt phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của hai mặt tiếp xúc.
Hệ số ma sát trượt không có đơn vị.
Được dùng để tính độ lớn của lực ma sát trượt.
Trong đó:
N : Độ lớn của áp lực (N)
Fmst : Độ lớn của lực ma sát trượt (N)
t : Hệ số ma sát trượt
Fmst = t N
* Chú ý: Nếu vật trượt theo phương nằm ngang :
Fmst = t mg
4. Công thức của lực ma sát trượt
II.4. LỰC MA SÁT TRƯỢT
Nếu vật trượt trên mặt phẳng nghiêng:
Fmst = t mg.cosα
5. Ứng dụng của lực ma sát trượt
II. 5. LỰC MA SÁT TRƯỢT
Có lợi:
- Trong việc lái xe, có thể dừng xe theo ý muốn nhờ vào ma sát của phanh xe.
- Ma sát trượt còn được ứng dụng trong việc mài nhẵn các bề mặt cứng như kim loại hoặc gỗ...

Có hại:
Ma sát trượt có hại khi cản trở chuyển động, làm mòn các chi tiết máy. Biện pháp: tra dầu mỡ công nghiệp


Tại sao các vệ tinh có thể chuyển động tròn đều quanh Trái đất?
Tại sao ở những đoạn đường cong phải làm nghiêng?
III. Lực hướng tâm
1. Định nghĩa:
Lực (hay hợp lực của các lực) tác dụng vào một vật chuyển động tròn đều và gây ra cho vật gia tốc hướng tâm gọi là lực hướng tâm.
Vận động viên phải kéo dây về phía mình để giữ cho quả tạ chuyển động tròn
Khi thả tay thì quả tạ chuyển động như thế nào?
III. Lực hướng tâm:
1. Định nghĩa:
2. Công thức:
 
 
 
III. Lực hướng tâm:
1. Định nghĩa:
2. Công thức:
3. Ví dụ:
Yêu cầu: tìm 1 ví dụ về chuyển động tròn đều và chỉ ra lực hướng tâm trong ví dụ của mình.

3. Ví d?:
Ví d? 1:
Lực hấp dẫn giữa Trái Đất và vệ tinh nhân tạo đóng vai trò lực hướng tâm, giữ cho vệ tinh nhân tạo chuyển động tròn đều quanh Trái Đất.
3. Ví dụ:
Ví dụ 1:
3. Ví dụ:
Ví dụ 1:

3. Ví d?:
Ví d? 2:
Đặt một vật trên bàn quay, lực ma sát nghỉ đóng vai trò lực hướng tâm giữ cho vật chuyển động tròn.
Đường ôtô và đường sắt ở những đoạn cong phải làm nghiêng về phía tâm cong để hợp lực giữa trọng lực và phản lực của mặt đường tạo ra lực hướng tâm giữ cho xe, tàu chuyển động dễ dàng trên quỹ đạo.
3. Ví dụ:
Ví dụ 3:
3. Ví dụ:
Ví dụ 3:
Qua cua phải giảm ga, chạy xe với tốc độ vừa phải.
3. Ví dụ:
Ví dụ 3:
Hậu quả khi chạy xe quá tốc độ qua những khúc cua.
3. Ví dụ:
Ví dụ 4:
Hợp lực của trọng lực và lực căng dây đóng vai trò lực hướng tâm giúp vật chuyển động tròn đều.
II. CHUYỂN ĐỘNG LI TÂM
4. CHUYỂN ĐỘNG LI TÂM
VÀO CUA
VÀO CUA
Vận dụng:
Câu 1: Lực hướng tâm là:
Lực ma sát nghỉ.
B. Lực hấp dẫn.
C. Lực đàn hồi.
D. Hợp lực của các lực tác dụng lên vật chuyển động tròn đều.
Vận dụng:
Câu 2: Biểu thức đúng của lực hướng tâm là:

 
 
 
 
Vận dụng:
Câu 3: Chọn phát biểu sai:
A. Vệ tinh nhân tạo chuyển động tròn đều quanh Trái đất do lực hấp dẫn đóng vai trò lực hướng tâm.
B. Xe chuyển động vào đoạn đường cong, mặt đường nghiêng, lực ma sát đóng vai trò lực hướng tâm.
C. Đồng xu đặt trên mặt bàn nằm ngang quay đều quanh trục thẳng đứng, lực ma sát nghỉ đóng vai trò lực hướng tâm.
D. Xe chuyển động trên đỉnh một cầu võng, hợp lực của trọng lực và phản lực đóng vai trò lực hướng tâm.
Vận dụng:
Câu 4: Xe ô tô chuyển động đều qua cầu vồng lên (coi như là một cung tròn) Áp lực của ô tô lên cầu tại điểm cao nhất:
A. Lớn hơn trọng lượng xe.
B. Bằng trọng lượng xe.
C. Nhỏ hơn trọng lượng xe.
D. Có thể bằng hoặc lớn hơn trong lượng xe tùy theo vận tốc của xe.
Ta có: P – N = maht

Chuy?n d?ng c?a ơ tơ t�n m?t c?u l?i:

=> N = P - maht
Vận dụng:
Câu 4: Xe ô tô chuyển động đều qua cầu vồng lên (coi như là một cung tròn) Áp lực của ô tô lên cầu tại điểm cao nhất:
Lớn hơn trọng lượng xe.
Bằng trọng lượng xe.
Nhỏ hơn trọng lượng xe.
Có thể bằng hoặc lớn hơn trong lượng xe tùy theo vận tốc của xe

Vận dụng:
Câu 5: Xe ô tô chuyển động đều qua cầu võng xuống (coi như là một cung tròn) Áp lực của ô tô lên cầu tại điểm cao nhất:
A. Lớn hơn trọng lượng xe.
B. Bằng trọng lượng xe.
C. Nhỏ hơn trọng lượng xe.
D. Có thể bằng hoặc nhỏ hơn trong lượng xe tùy theo vận tốc của xe.
Chuyển động của ô tô tên mặt cầu lõm:
Ta cĩ: N - P = maht

=> N = P + maht
Vận dụng:
Câu 5: Xe ô tô chuyển động đều qua cầu võng xuống (coi như là một cung tròn) Áp lực của ô tô lên cầu tại điểm cao nhất:
A. Lớn hơn trọng lượng xe.
B. Bằng trọng lượng xe.
C. Nhỏ hơn trọng lượng xe.
D. Có thể bằng hoặc nhỏ hơn trong lượng xe tùy theo vận tốc của xe.
Ta thường xây cầu vồng lên để giảm áp lực của xe lên cầu.
Tìm vận tốc của vệ tinh nhân tạo chuyển động tròn đều quanh Trái Đất? (Biết vệ tinh nhân tạo được phóng ở gần mặt đất và lấy g = 9,8 m/s2, bán kính Trái Đất R = 6,4.106 m).
VẬN DỤNG
Đây là vận tốc vũ trụ cấp I
 
 
BT9. Trạm vũ trụ Quốc tế ISS nặng 471.736 kg bay trên độ cao 333,3 km. Cho R=6.378 km. Tính: gia tốc hướng tâm, vận tốc trên quỹ đạo, chu kỳ.
BT10. Vệ tinh Vinasat-1 nặng 2.637 kg cách trái đất 35.768 Km. Cho R=6.378 km. Tính: vận tốc trên quỹ đạo, chu kỳ, gia tốc hướng tâm.
Formula