Công thức tính độ cứng của lò xo 2024 mới nhất

Với Công thức tính độ cứng của lò xo Vật lí lớp 10 chi tiết nhất giúp học sinh dễ dàng nhớ toàn bộ các công thức tính suất điện động từ đó biết cách làm bài tập Vật lí 10. Mời các bạn đón xem:

Công thức tính độ cứng của lò xo 2024 mới nhất

1. Khái niệm

- Lò xo chỉ dãn đều nếu các vòng của nó được quấn đều đặn.

- Độ cứng của lò xo hay độ đàn hồi của lò xo phụ thuộc vào chất liệu và độ dài của lò xo.

- Kí hiệu là chữ k, đơn vị N/m.

2. Công thức tính độ cứng của lò xo

Trong đó:

+ độ biến dạng của lò xo (cm hoặc m).

Với là độ dài ban đầu của lò xo, là độ dài lò xo khi treo vật.

+ k là độ cứng (hay hệ số đàn hồi) của lò xo, đơn vị là niuton trên mét (N/m).

+ Fđh là lực đàn hồi (N)

3. Kiến thức mở rộng

- Thép và đồng thau đàn hồi rất tốt, nên lò xo thường được làm bằng thép hoặc đồng thau.

- Giả sử một lò xo có chiều dài , độ cứng k0. Cắt lò xo này thành n đoạn có chiều dài lần lượt và độ cứng k1, k2, k3,....kn.

Khi đó ta luôn có:

- Độ cứng k và chiều dài l có mối quan hệ tỉ lệ nghịch với nhau. Lò xo càng dài thì độ cứng càng nhỏ, lò xo càng ngắn thì độ cứng càng lớn. Lò xo có độ dài tăng bao nhiêu lần thì độ cứng giảm đi bấy nhiêu lần và ngược lại.

- Lò xo có độ cứng k0 cắt làm hai phần bằng nhau thì k1 = k2 = k = 2k0

- Lò xo cắt thành n phần bằng nhau thì k1 = k2 = …= kn = nko

4. Bài tập độ cứng của lò xo

Câu 1: Người ta dùng hai lò xo. Lò xo thứ nhất khi treo vật 9 kg có độ dãn 12cm. Lò xo thứ hai khi treo vật 3 kg thì có độ dãn 4cm. Hãy so sánh độ cứng của hai lò xo? Lấy g =10m/s2.

Lời giải:

+ Khi ở vị trí cân bằng F = P => kΔl = mg

+ Với lò xo một: k1.Δl1 = m1g => k1.0,12 = 6g (1)

+ Với lò xo hai: k2.Δl2 = m2g => k2.0,04 = 2g (2)

+ Lập tỉ số

Vậy hai độ cứng bằng nhau

Câu 2: Tìm độ cứng của hệ hai lò xo được nối với nhau như hai hình vẽ. Tìm độ dãn của mỗi lò xo khi treo vật m = 1kg. Biết k1 = k2 = 100 ; g = 10m/s2.

Lời giải:

Lò xo ghép song song:

Ta có

Mà F = F1 + F2 => kΔl = k1.Δl1 + k2.Δl2

=> k = k1 + k2 = 100 + 100 = 200 (N/m)

Khi vật cân bằng P = Fđh => mg = k.Δl

=> 1.10 = 200.Δl => Δl = 0,05m = 5cm

Câu 3: Một lò xo có chiều dào lo, độ cứng k0 = 100 N/m, cắt lò xo làm 3 đoạn có độ dài tỉ lệ 1:2:3. Xác định độ cứng của mỗi đoạn

Lời giải:

l0k0 = l1k1 = l2k2 = l3k3

l1 + l2 + l3 = l0; l1 : l2 : l3 = 1:2:3

Ta có:

Câu 4: Lò xo có độ cứng k1 = 400 N/m, lò xo 2 có độ cứng là k2 = 600 N/m. Hỏi nếu ghép song song 2 lò xo thì độ cứng là bao nhiêu?

A. 100 N/m B. 1000 N/m C. 500 N/m D. 200 N/m

Lời giải:

Hai lò xo ghép song song ⇒ k = k1 + k2 = 400 + 600 = 1000 N/m

Câu 5: Lò xo có độ cứng k1 = 400 N/m, lò xo 2 có độ cứng là k2 = 600 N/m. Hỏi nếu ghép nối tiếp 2 lò xo thì độ cứng là bao nhiêu?

A. 200 N/m B. 250 N/m C. 240 N/m D. 300 N/m

Lời giải:

Hai lò xo ghép nối tiếp

⇒ k = 240 N/m

Câu 6: Cho lò xo có chiều dài tự nhiên bằng 21 cm. Lò xo được giữ cố định một đầu, còn đầu kia chịu một lực kéo bằng 5,0 N. Khi ấy lò xo dài 25 cm. Hỏi độ cứng của lò xo bằng bao nhiêu ?

A. 1,25 N/m B. 20 N/m C. 23,8 N/m D. 125 N/m

Lời giải:

F = Fđh = k |l - l0|

Bài 7: Treo vật 200g vào lò xo có một đầu gắn cố định chiều dài 34 cm; treo thêm vật 100g thì lò xo dài 36 cm. Tính chiều dài ban đầu của lò xo và độ cứng của lò xo, lấy g = 10 m/s2

Lời giải:

Vì treo thêm vật nặng mà chiều dài lò xo lớn hơn suy ra đầu trên lò xo gắn cố định và chiều dài ban đầu l0 < 34 cm

+ Khi treo vật có khối lượng m1 = 0,2 kg:

k |l1 - l0| = m1g ⇒ k |0,34 - l0| = 2 (1)

+Khi treo thêm vật có khối lượng m2 = 0,1 kg:

k |l2 - l0| = (m1 + m2 )g ⇒ k |0,36 - l0| = 3 (2)

Giải (1) và (2) ⇒ l0 = 0,3 m hoặc l0 = 0,348 m

Áp dụng điều kiện l0 < 0,34 m ⇒ l0 = 0,3 m và k = 50 N/m

Bài 8: Có hai lò xo: một lò xo giãn 4 cm khi treo vật khối lượng m1 = 2 kg; lò xo kia dãn 1 cm khi treo vật khối lượng m2 = 1 kg. So sánh độ cứng hai lò xo.

Lời giải:

Mà Fđh = P = mg

Bài 9: Một lò xo được giữ cố định một đầu. Khi tác dụng vào đầu kia của nó lực kéo F1 = 1,8 N thì nó có chiều dài l1 = 17 cm. Khi lực kéo là F2 = 4,2 N thì nó có chiều dài là l2 = 21 cm. Tính độ cứng và chiều dài tự nhiên của lò xo

Lời giải:

Lực tác dụng vào lò xo là lực kéo suy ra lò xo bị dãn, l > l0. Đồng thời khi lò xo đứng yên thì lực kéo cân bằng với lực đàn hồi

Ta có: F1 = k (l1 - l0)

F2 = k (l2 - l0)

⇒ l0 = 0,14 m

⇒ k = 60 N/m

Bài 10: Một lò xo có chiều dài tự nhiên là l0 = 24 cm, độ cứng k = 100 N/m. Người ta cắt lò xo này thành hai lò xo có chiều dài là l1 = 8 cm, l2 = 16 cm. Tính độ cứng của mỗi lò xo tạo thành

Lời giải:

Lò xo bị cắt: k.l0 = k1l1 = k2l2

⇒ 24.100 = k1.8 = k2.16

⇒ k1 = 300 N/m; k2 = 150 N/m