Cập nhật thông tin chi tiết về № 114A – Kiểm Chứng Định Luật Iii Newton Trong Va Chạm Đàn Hồi – Vật Lý Mô Phỏng mới nhất trên website Tvzoneplus.com. Hy vọng nội dung bài viết sẽ đáp ứng được nhu cầu của bạn, chúng tôi sẽ thường xuyên cập nhật mới nội dung để bạn nhận được thông tin nhanh chóng và chính xác nhất.
Mục đích thí nghiệm
Thí nghiệm này kiểm chứng định luật III Newton trong tương tác đàn hồi, rằng lực và phản lực luôn sinh ra theo cặp trên hai vật tương tác, có độ lớn bằng nhau và có hướng ngược chiều nhau. Tổng quát hơn, thí nghiệm khẳng định sự đúng đắn của định luật bảo toàn động lượng, động lượng truyền cho vật này cũng bằng với động lượng của vật kia bị mất đi.
Lý thuyết
Xét một va chạm xảy ra hai vật khối lượng m_1 và m_2. Trước và sau va chạm, mỗi vật chuyển động thẳng đều không gia tốc. Khi xảy ra va chạm, lực tương tác xuất hiện và gây ra gia tốc cho mỗi vật. Gọi vec{a_1}(t), vec{a_2}(t) lần lượt là hàm số gia tốc của mỗi vật trong giai đoạn xảy ra tương tác. Trong suốt giai đoạn tương tác này mỗi vật thay đổi vận tốc một lượng bằng:
begin{aligned}Deltavec{v_1}&=intlimits_{t_1}^{t_2}{vec{a_1}(t),dt},\Deltavec{v_2}&=intlimits_{t_1}^{t_2}{vec{a_2}(t),dt}.end{aligned}
với t_1, t_2 – thời điểm bắt đầu và kết thúc va chạm. Như vậy mỗi vật có biến thiên động lượng:
begin{aligned}Delta vec{p_1}&=m_1Delta v_1=m_1intlimits_{t_1}^{t_2}{vec{a_1}(t),dt}=intlimits_{t_1}^{t_2}{m_1vec{a_1}(t),dt},\Delta vec{p_2}&=m_2Delta v_2=m_2intlimits_{t_1}^{t_2}{vec{a_2}(t),dt}=intlimits_{t_2}^{t_2}{m_2vec{a_2}(t),dt}.end{aligned}
Theo định luật II Newton:
Deltavec{p_1}=intlimits_{t_1}^{t_2}{vec{F_1}(t),dt},tag{1}
Deltavec{p_2}=intlimits_{t_2}^{t_2}{vec{F_2}(t),dt},tag{2}
với vec{F_1}(t) và vec{F_2}(t) là lực tác dụng lên mỗi vật tại thời điểm t.
Theo định luật bảo toàn động lượng, tổng biến thiên động lượng trong va chạm phải bằng 0, có nghĩa một vật được truyền thêm động lượng thì vật kia phải mất đi đúng một động lượng chừng đó:
Deltavec{p_1}=-Deltavec{p_2},
hay:
intlimits_{t_1}^{t_2}{vec{F_1}(t),dt}=-intlimits_{t_1}^{t_2}{vec{F_2}(t),dt}.tag{3}
Đẳng thức (3) diễn tả hệ quả quan trọng nhất của định luật bảo toàn động lượng trong va chạm. Biểu thức trên mỗi vế ta còn gọi là xung lực tác dụng lên mỗi vật. Như vậy để động lượng được bảo toàn, các xung lực phải bằng nhau về độ lớn và ngược nhau về hướng.
Đối với những hệ có kích thước nhỏ, có thể bỏ qua quá trình lan truyền xung lượng (sóng), người ta thường đặt luôn:
vec{F_1}(t)=-vec{F_2}(t).
Có nghĩa tại mọi thời điểm trong va chạm, lực và phản lực luôn bằng nhau về độ lớn, ngược nhau về hướng. Đó cũng là nội dung của định luật III Newton. Phép đặt này về mặt toán học giúp cho định luật bảo toàn động lượng luôn nghiệm đúng. Mặt khác nó cũng giúp cho việc giải các bài toán trở nên đơn giản hơn rất nhiều, đặc biệt trong tĩnh học. Tuy nhiên cần nhấn mạnh rằng, định luật III Newton là hệ quả của một định luật phổ quát bậc nhất trong tự nhiên: định luật bảo toàn động lượng. Do vậy cần lưu ý về giới hạn áp dụng của định luật này.
Nguyên lý phép đo
Để kiểm tra định luật III Newton, xem lực và phản lực có bằng nhau và ngược hướng hay không, ta chỉ cần biết lực hoặc gia tốc mỗi vật chịu tác dụng. Thực vậy, lực và gia tốc có mối liên hệ mật thiết thông qua khối lượng:
vec{F}=mvec{a}.
Có hai cách để biết được gia tốc.
– Cách thứ nhất là thu thập dữ liệu toạ độ theo thời gian, rồi đạo hàm toạ độ cho ra vận tốc, đạo hàm vận tốc sẽ cho ra gia tốc. Đó cũng là phương pháp sử dụng trong thí nghiệm № 112, khi vị trí mỗi vật được quan sát qua VideoCom. Trong bài № 113A – Chuyển động thẳng dưới tác dụng của lực không đổi, toạ độ được lấy thông qua cảm biến quang học lắp trên ròng rọc.
– Cách thứ hai giúp đo gia tốc là sử dụng trực tiếp gia tốc kế, một loại cảm biến lực hoạt động trên cơ sở lực quán tính gây ra biến dạng cơ học.
Sự va chạm trong thí nghiệm này lại diễn ra khá nhanh. Hơn nữa, độ biến dạng khi va chạm lại khá nhỏ. Việc ghi lại toạ độ và suy ra gia tốc theo đạo hàm hai lần không khả thi. Cho nên cách đo bằng gia tốc kế được lựa chọn. Quả thực, cảm biến gia tốc là một công cụ cực nhạy, cho phép theo dõi gia tốc ngay cả trong những diễn biến nhanh nhất.
Thiết bị thí nghiệm khá đơn giản, gồm hai xe trượt khối lượng m_1, m_2 đặt trên thanh ray như hình 1 miêu tả. Sau mỗi xe có gắn thêm một gia tốc kế. Mỗi gia tốc kế này khi kết nối máy tính sẽ cho ra giá trị của gia tốc mỗi xe liên tục theo thời gian. Như vậy, ta luôn có hàm số gia tốc a_1(t) và a_2(t).
Ta sẽ để xe 2 đứng yên ở trạng thái ban đầu, còn xe 1 đẩy tới va chạm. Giá trị gia tốc a_1 và a_2 luôn truyền về máy tính và tự động vẽ thành đồ thị như hình 2. Đồ thị chỉ ra những giai đoạn sau đây:
– Xe 1 chuyển động thẳng đều, a_1=0. Xe 2 tạm thời đứng yên.
– Sau va chạm hai xe tiếp tục chuyển động thẳng đều, khi a_1=0, a_2=0.
Điều ta quan tâm nhất chính là giai đoạn xảy ra tương tác. Theo định luật III Newton, lực và phản lực khi tương tác phải bằng nhau. Thực tế ta cũng luôn có hàm số của lực tác dụng lên mỗi xe:
begin{aligned}F_1(t)&=m_1a_1(t).\F_2(t)&=m_2a_2(t).end{aligned}
Do vậy, so sánh F_1 và F_2 trong giai đoạn tương tác, ta có thể kiểm tra định luật III Newton.
Quy trình thí nghiệm
Thiết lập thí nghiệm
Bố trí thiết bị thí nghiệm như hình 1, để ý sắp xếp các dây dẫn tín hiệu sao cho các xe không bị vướng víu khi chuyển động. Khởi động phần mềm CASSY Lab 2, dùng chuột để khai báo cổng đầu vào cho cảm biến như ô tròn màu đỏ trên hình 3.
Tại khung Settings (hình 4), khai báo biến số cần đo là Acceleration a_{A1} (a=F/m) và Acceleration a_{B1} (a=F/m). Điều này sẽ giúp ta thu được giá trị gia tốc a_1 và a_2 liên tục theo thời gian thông qua gia tốc kế.
Nhấp chuột vào Acceleration a_{A1} trên khung Setting để xuất hiện khung tuỳ chọn như hình 5. Ta thiết lập các tham số sau đây:
– Meas. time: giới hạn thời gian đo khoảng 1.5 s, có nghĩa việc thu thập dữ liệu sẽ tự động dừng lại sau khi khởi động phép đo 1.5 s. – Interval: chọn khoảng thời gian giữa hai lần đọc dữ liệu liên tiếp là 1 ms. – Trigger: kích hoạt Trigger với a_{A1}=0.3,mathrm{m/s^2}, Rising. Điều này sẽ giúp phần mềm có khả năng tự khởi động quá trình ghi dữ liệu khi xe 1 bị đẩy về phía trước.
Gia tốc kế 2 cắm vào xe 2 từ phía bên phải, do đó giá trị xuất ra của gia tốc a_2 sẽ bị trái dấu. Hơn nữa cảm biến này kém nhạy hơn gia tốc kế 1 khoảng 1.2 lần. Để khắc phục lỗi này, cần nhấp chuột vào Acceleration a_{B1} trên khung Setting, kích vào Correct (hình 5) để hiện ra khung Correct Measured Values như hình dưới. Nhập giá trị -1.2 vào ô Factor rồi nhấp Correct Factor, Close.
Khảo sát va chạm đàn hồi
Ta sẽ khảo sát 3 trường hợp va chạm tương ứng với 3 cặp khối lượng m_1 và m_2 khác nhau.
– Trường hợp 2: m_1approx m_2 – Trường hợp 3: m_1<m_2
Khối lượng được đo bằng cân.
Trong mỗi trường hợp ta tiến hành quy trình thu thập dữ liệu va chạm sau đây:
– Đặt xe 2 khoảng gần giữa thanh ray, có thể hơi chếch về bên phải một chút. – Kéo xe 1 về gần rìa bên trái của thanh ray. – Vào Acceleration a_{A1} trên khung Setting, nhấp chuột vào nút rightarrow 0leftarrow để thiết lập cho a_1=0. Tương tự vào Acceleration a_{B1} , nhấp chuột vào nút rightarrow 0leftarrow để thiết lập cho a_2=0. – Vào Menu Measurement, chọn Start/Stop Measurement để khởi động quá trình đo cho phần mềm CASSY Lab 2. Chương trình máy tính tạm thời sẽ ở chế độ chờ. – Đẩy xe 1 chạy về phía bên phải. Cú đẩy cần nhanh gọn, nhẹ nhàng, buông tay sớm. Cảm biến gia tốc sẽ thu được giá trị vượt ngưỡng trigger (0.3,mathrm{m/s^2}) làm phép đo được kích hoạt. *Lưu ý đẩy vào xe nhưng không đẩy nhầm vào gia tốc kế gắn ở đuôi xe.
Đồ thị gia tốc theo thời gian a_1(t) và a_2(t) được vẽ ra trực tiếp như hình 2. Chụp ảnh màn hình giao diện lúc này của phần mềm, lưu lại.
Nhìn vào các đồ thị a_1(t) và a_2(t) trên phần mềm, ta đánh dấu thời điểm bắt đầu tương tác và kết thúc tương tác để sao chép 3 cột dữ liệu t, a_1 và a_2 vào file Excel, sao cho dữ liệu chỉ thuộc giai đoạn tương tác. Nhớ ghi chú rõ khối lượng m_1 và m_2. Dữ liệu trình bày như hình 7 bên dưới.
Xử lý dữ liệu
Có được dữ liệu thực nghiệm a_1(t) và a_2(t) tại mỗi thời điểm, ta có thể tính được lực tác dụng lên mỗi xe trượt tại thời điểm ấy nhờ định luật II Newton:
begin{aligned}F_1(t)&=m_1a_1(t).\F_2(t)&=m_2a_2(t).end{aligned}
Cách tính trên Excel miêu tả như hình 7.
Động lượng mỗi vật thu được tính theo tích phân (1) và (2):
begin{aligned}Delta p_1&=intlimits_{t_1}^{t_2}{F_1(t),dt}approxsumlimits_{t_1}^{t_2}{F_1(t)Delta t}.\Delta p_2&=intlimits_{t_1}^{t_2}{F_2(t),dt}approxsumlimits_{t_1}^{t_2}{F_2(t)Delta t}.end{aligned}
Trên Excel tính từng giá trị F_1(t)Delta t và F_2(t)Delta t theo từng ô như minh hoạ trên hình 8, rồi tính tổng bằng hàm Sum.
Vẽ đồ thị a_1(t) và a_2(t) trên cùng một hệ trục. Tương tự vẽ đồ thị F_1(t) và F_2(t) trên cùng một hệ trục. Nêu nhận định và giải thích kết quả thu được. So sánh động lượng mỗi xe nhận được trong tương tác.
Hình 9, 10 thể hiện dạng đồ thị tham khảo của gia tốc và lực tương tác. Phần diện tích bên trên và bên dưới của đồ thị hình 10 thể hiện phần động lượng mà mỗi xe nhận được.
№ 219C – Kiểm Nghiệm Định Luật Charles – Vật Lý Mô Phỏng
Trong bài thí nghiệm này, chúng ta tìm hiểu sự phụ thuộc của áp suất theo nhiệt độ trong điều kiện thể tích không đổi, đồng thời kiểm nghiệm định luật Charles. Dựa trên quy luật biến đổi của áp suất theo nhiệt độ, ta có thể ngoại suy giá trị của độ không tuyệt đối.
Nguyên lý phép đo
Thực nghiệm cho thấy rằng, ba đại lượng thể tích, áp suất và nhiệt độ của một chất bất kì, rắn, lỏng, khí, vô định hình… miễn rằng mang tính đồng nhất và đẳng hướng, luôn làm thành một hàm phụ thuộc, hay còn gọi phương trình trạng thái:
f(V,P,T)=0.
Đối với khí lý tưởng, trạng thái được diễn tả qua phương trình Mendeleev-Clayperon:
pV=nu RT,tag{1}
trong đó nu – lượng chất với đơn vị mol, R=8.31,mathrm{J/(molcdot K)} – hằng số khí lý tưởng. Thực ra, trước khi đúc kết thành phương trình (1), những quy luật của khí lý tưởng được tìm ra qua các định luật riêng rẽ, như định luật Gay-Lussac (diễn tả phương trình đẳng áp), định luật Boyle-Mariotte (diễn tả phương trình đẳng nhiệt) và định luật Charles (diễn tả phương trình đẳng tích). Trong thí nghiệm này chúng ta đi kiểm nghiệm định luật Charles, diễn tả sự phụ thuộc tuyến tính của áp suất vào nhiệt độ trong điều kiện thể tích không đổi:
psim T.tag{2}
Đối tượng nghiên cứu là cột khí hình trụ chứa trong một ống thuỷ tinh như hình 1, vốn đặt vào một ống nghiệm lớn như hình 2. Cột khí này ngăn cách với khí quyển bên ngoài qua giọt thuỷ ngân màu bạc, đồng thời thông qua giọt thuỷ ngân này có thể xác định được thể tích nhờ vạch chia mm. Thể tích của cột khí được giữ nguyên không đổi nhờ một bơm chân không. Như vậy khi thay đổi nhiệt độ của cột khí,
ta điều khiển bơm chân không sao cho thể tích luôn giữ nguyên
, đồng thời quan sát sự thay đổi của áp suất thông qua áp kế:
p=p_0+p_{Hg}+Delta p,tag{3}
trong đó p_0=1011,mathrm{mbar} – áp suất khí quyển, p_{Hg} – áp suất do giọt thuỷ ngân gây ra, Delta p – chỉ số của áp kế. Lưu ý rằng Delta p của bơm chân không luôn mang giá trị âm.
Trong thí nghiệm này, nhiệt độ của cột khí được áp đặt bằng cách nhúng cột khí vào nước. Nhiệt độ của khí sẽ bằng với nhiệt độ của môi trường nước xung quanh. Mà nhiệt độ của nước ta có thể chủ động điều khiển và đo đạc.
Quy trình thí nghiệm
Chuẩn bị cột khí
Đối tượng nghiên cứu của chúng ta là một ống khí hình trụ vốn hở một đầu (hình 1). Ta cần điều chỉnh cho giọt thuỷ ngân ngăn cách nằm đâu đó giữa ống:
– Cắm đầu bơm chân không vào miệng ống khí như hình 3. – Dốc ngược ống khí và dùng bơm hút bớt khí ra làm giảm áp suất. Thuỷ ngân sẽ bị kéo vào bầu. Nếu thuỷ ngân không rơi xuống bầu, lắc nhẹ để thuỷ ngân rơi ra hết, tụ lại thành giọt. – Cẩn thận quay ống khí sao cho đầu hở hướng lên trên, giọt thuỷ ngân sẽ nằm ở dưới đáy bầu nhưng trên miệng ống. Xả van bơm chân không thật nhẹ nhàng, khí bên ngoài lại tràn vào làm tăng áp suất về như cũ. Áp suất này sẽ đẩy giọt thuỷ ngân về một vị trí nào đó giữa ống. Lưu ý tránh làm giọt thuỷ ngân vỡ, nếu không, cần phải làm lại.
Chuẩn bị môi trường
Môi trường đang nói ở đây là nước sẽ đựng trong ống nghiệm. Toàn bộ ống khí sẽ được nhúng trong ống nghiệm đầy nước này. Lấy 200,mathrm{ml} nước rồi đun lên đến 90^circmathrm{C} như hình 4. Nhiệt độ theo dõi qua cặp nhiệt điện, với màn hình quan sát LCD.
Khảo sát quá trình đẳng tích
– Rót nước 90^circmathrm{C} vào ống nghiệm như hình 5. – Đặt ống khí với nút ngăn thuỷ ngân vào ống nghiệm. – Luồn cặp nhiệt điện vào ống nghiệm để quan sát nhiệt độ.
Khí trong ống giãn nở, đến một lúc nào đó sẽ đạt đến thể tích tối đa, xả bơm chân không về 0. Ta ghi lại độ cao ban đầu h_0 của cột khí vào bảng 1, nhiệt độ ban đầu và bắt đầu tiến hành phép đo. Cứ sau 5 phút cần tiến hành quy trình sau:
– Hạ áp suất cột khí bằng bơm chân không, đến khi nào chiều cao của cột khí khôi phục giá trị h_0 ban đầu. – Ghi giá trị nhiệt độ t, ghi vào bảng 1. – Ghi giá trị áp suất Delta p trên bơm chân không vào bảng 1.
Xử lý dữ liệu
Từ điều kiện cân bằng áp suất, ta có thể tính được áp suất khí qua công thức (3):
p=p_0+p_{Hg}+Delta p.
Ở đây áp suất do giọt thuỷ ngân gây ra tính bằng:
p_{Hg} (mathrm{mbar})=frac{h_{Hg} (mathrm{mm})}{0.75,mathrm{mmHg}},
h_{Hg} – chiều cao của giọt thuỷ ngân trong ống, tính bằng đơn vị mm (xem phần lưu ý bên dưới).
Giá trị p tính được ghi vào bảng 1. Từ dữ liệu trong bảng 1 vẽ đồ thị phụ thuộc của áp suất theo nhiệt độ, từ đó đánh giá về quy luật phụ thuộc này. So sánh với định luật Charles:
psim T.tag{2}
Hãy dùng đường thẳng để khớp giá trị thực nghiệm, đồng thời ngoại suy đường thẳng này bằng cách kéo dài về bên trái, tìm giao điểm của nó với trục hoành như hình 6. Thử hình dung xem, cần phải hạ nhiệt độ thấp xuống đến giá trị bao nhiêu để cho áp suất đạt giá trị nhỏ nhất bằng 0? Đó chính là nhiệt độ thấp nhất trong tự nhiên, hay còn gọi là độ 0 tuyệt đối.
Lưu ý về phép ngoại suy: Độ 0 tuyệt đối được tìm ra trên thực tế bằng cách ngoại suy tương tự như trên, nhưng chỉ là ngoại suy. Ta không thể hạ nhiệt độ của khí trong bình mãi xuống được, vì khí sẽ đậm đặc, rồi hoá lỏng… và thay đổi tính chất, không tuân theo định luật Charles nữa.
Lưu ý về đơn vị: Áp suất trong bài thí nghiệm này đều quy về đơn vị mathrm{mbar} để phù hợp với thang dụng cụ đo. Cần biết rằng, mathrm{bar} là đơn vị đo áp suất dùng trong kĩ thuật, 1,mathrm{bar}=100000,mathrm{Pa}, có giá trị rất gần với đơn vị atmosphere (101325,mathrm{Pa}). Theo đó:
1,mathrm{mbar}(mathrm{milibar})=1,mathrm{hPa}(mathrm{hectoPascal})=0.75,mathrm{mmHg}.
Định Luật Đàn Hồi Hooke
Định luật đàn hồi Hooke
Anh, 1660. Độ biến dạng tỉ lệ với lực gây biến dạng.
Tham khảo chéo: Định luật vạn vật hấp dẫn Newton và định luật chất khí Boyle
Định luật đàn hồi Hooke phát biểu rằng nếu một vật, ví dụ như thanh kim loại hoặc lò xo, bị kéo dãn một đoạn x nhất định, thì lực hồi phục F tác dụng bởi vật tỉ lệ thuận với x:
F = – kx
Ở đây, k là hệ số tỉ lệ thường được gọi là hằng số lò xo khi định luật Hooke được áp dụng cho lò xo. Định luật Hooke áp dụng gần đúng cho những vật liệu nhất định, ví dụ như thép, chúng được gọi là vật liệu Hooke vì chúng tuân theo định luật Hooke dưới một ngưỡng điều kiện rộng. Đối với những vật liệu khác, ví dụ như nhôm, định luật Hooke có công dụng hạn chế hơn, chỉ áp dụng được cho phần trong ngưỡng đàn hồi của vật liệu. Các vật cao su không phải vật liệu Hooke vì chúng phản ứng rất phức tạp với lực ngoài. Thí dụ, độ cứng của cao su rất nhạy với nhiệt độ và mức tác dụng của lực.
Học sinh thường gặp định luật Hooke trong bài học về lò xo, trong đó định luật Hooke liên hệ lực F, tác dụng bởi lò xo, với khoảng cách x mà lò xo bị kéo dãn. Hằng số lò xo được đo theo lực trên đơn vị chiều dài. Dấu trừ trong F = – kx ngụ ý rằng lực tác dụng bởi lò xo ngược chiều với hướng biến dạng. Thí dụ, nếu ta kéo đầu lò xo sang phải, thì lò xo tác dụng lực “hồi phục” hướng sang trái. Độ biến dạng của lò xo là độ dời của nó tính từ vị trí cân bằng tại x = 0.
Hằng số lò xo cung cấp một chỉ dấu cho độ cứng của lò xo. Một giá trị lớn cho k ngụ ý rằng lò xo cứng, còn giá trị thấp cho k nghĩa là lò xo lỏng lẻo. Lấy một thí dụ khác, xét một vật nặng treo dưới một lò xo. Vị trí ban đầu của đầu dưới lò xo, ví dụ, nằm tại 0,300 mét. Khi treo một vật 0,200 kilogram vào đầu lò xo, thì lò xo bị kéo dãn đến vị trí mới tại 0,330 mét. Do đó, độ biến dạng là 0,030 mét. Lực hồi phục của lò xo phải cân bằng với trọng lượng của vật nặng. Với thí dụ này, trọng lượng là m ´ g = 1,96 N, trong đó N là kí hiệu cho newton. Khi này, ta có thể tính giá trị gần đúng cho hằng số lò xo k, biết rằng lò xo cần 1,96 N để dịch chuyển nó một đoạn 0,030 mét. Như vậy, k = 1,96/0,030 = 65,33 N/m.
Định luật Hooke là chính xác nhất đối với các biến dạng nhỏ của vật. Thỉnh thoảng, định luật này được biểu diễn theo lực căng (lực phát sinh bên trong vật liệu do có lực ngoài tác dụng) và suất căng (biến dạng do lực căng gây ra). Lực căng tỉ lệ với suất căng đối với những giá trị nhỏ của lực căng. Cũng nên lưu ý rằng giá trị của k phụ thuộc vào vật liệu cấu tạo nên vật và thường phụ thuộc vào kích cỡ và hình dạng của vật. Khi xét theo lực căng và suất căng, định luật Hooke thường được trình bày dưới dạng lực căng/suất căng = E, trong đó E là suất đàn hồi, còn gọi là suất Young, nó có thể được đo theo đơn vị, chẳng hạn, pound trên inch vuông.
Ta chỉ mới bàn tới chuyển động và lực trong không gian một chiều. Nhà toán học Pháp Augustin Louis Cauchy (1789-1857) đã khái quát hóa định luật Hooke cho các lực và các vật đàn hồi ba chiều, và công thức phức tạp hơn này được xây dựng trên sáu thành phần của lực căng và sáu thành phần của suất căng. Liên hệ lực căng-suất căng tạo thành một tensor lực căng-suất căng 36 thành phần khi viết ở dạng ma trận.
Nếu một kim loại bị kéo căng nhẹ, thì sự biến dạng tạm thời là do sự dời chỗ đàn hồi của các nguyên tử trong mạng tinh thể ba chiều. Loại bỏ lực căng thì kim loại lấy lại hình dạng và kích cỡ ban đầu của nó.
Robert Hooke (1635-1702), nhà vật lí và bác học Anh nổi tiếng với định luật đàn hồi Hooke và nhiều công trình thực nghiệm và lí thuyết đa dạng.
KHÊU GỢI HIẾU KÌ. Hooke là một trong những nhà tiên phong của thuyết sinh học tiến hóa vào thời mà nhiều người có học thức còn bám vào Kinh Thánh và bác bỏ sự tồn tại của hóa thạch. · Nhiều phát minh của Hooke bị thất lạc, một phần là vì Isaac Newton không thích ông. Thật vậy, Newton đã cho tháo dỡ bức chân dung Hooke tại Hội Hoàng gia và còn vận động thiêu hủy các bài báo của Hooke tại Hội Hoàng gia. · Thiết kế đồng hồ hàng hải của Hooke được phát hiện lại vào năm 1950 tại trường Trinity College, Cambridge. · Di thể của Hooke bị khai quật vào thế kỉ mười tám, và vị trí hiện nay của chúng thì không ai biết. · Hooke phát minh một dạng sơ khai của máy trợ thính gọi là otocousticon. · Năm 2006, Hội Hoàng gia Anh đã mua một bản thảo hồi thế kỉ mười bảy của Hooke với giá 1,75 triệu đô. Bản thảo gồm 500 trang ghi chép trong các cuộc họp của Hội Hoàng gia. Trong các ghi chép ấy, Hooke trách cứ các đối thủ của ông, Newton và Robert Boyle, ông cho rằng họ đã ăn cắp ý tưởng của mình. Hooke còn viết rằng nhà vi sinh vật học Hà Lan Anton van Leeuwenhoek đã tìm thấy “vô số sinh vật nhỏ bé trong phân của ông là dồi dào nhất khi ông bị tiêu chảy, và rất ít hoặc không có khi ông khỏe mạnh.”
Robert Hooke là một trong những nhà triết học tự nhiên bị lãng quên nhất của mọi thời đại. Nhà phát minh của… cửa sập trong camera, khớp nối trục dùng chung cho xe mô tô, bánh xe cân bằng trong đồng hồ, cha đẻ của từ “tế bào” trong sinh học, ông còn là… kiến trúc sư, nhà thực nghiệm, [và nhà thiên văn học] – nhưng ông được biết tới nhất là với định luật Hooke. Ông là nhà Phục hưng cuối cùng của châu Âu, là Leonardo của nước Anh.
– Trung tâm khoa học Robert Hooke, www.roberthooke.org.uk
Hooke là một người không ưa nhìn, dung mạo xấu xí [do bệnh đậu mùa], năm 13 tuổi thì mồ côi [bố ông tự vẫn], lại bị tước đoạt vinh quang cho những ý tưởng và cảm hứng vĩ đại nhất của ông, với nhiều sáng tạo của ông hầu như chắc chắn bị cố tình phá hỏng hoặc thất lạc sau khi ông qua đời vào năm 1703.
– Maurice Smith, “Robert Hooke: Cha đẻ truyền cảm hứng của khoa học hiện đại ở nước Anh”
Xu hướng đi thẳng từ ý tưởng đến cái nhìn sâu sắc mà không hề dừng lại là một đặc trưng bẩm sinh của Hooke… Cuộc đời ông là một chuỗi không ngớt những ý tưởng sáng giá.
– Richard Westfall, “Robert Hooke”, trong Từ điển tiểu sử khoa học
– J. A. Bennet, “Thợ máy và nhà triết học tự nhiên Robert Hooke”
Robert Hooke chào đời trên đảo Wight, một hòn đảo nhỏ gần bờ biển phía nam Anh quốc. Bố ông là người mộ đạo và muốn con trai trở thành mục sư. Tuy nhiên, do Hooke là đứa trẻ ốm yếu, với chứng đau đầu triền miên, không ai nghĩ ông sống tới tuổi trưởng thành, và bố mẹ chẳng màng quan tâm dạy dỗ. Mặc sức theo đuổi thú vui riêng của mình, Hooke yêu thích các máy cơ như đồ chơi và đồng hồ. Lúc nhỏ ông đã chế tạo một đồng hồ bằng gỗ và một mô hình tàu buồm tinh vi cỡ lớn có trang bị súng.
Năm 1648, bố của Hooke treo cổ tự vẫn vì không muốn tiếp tục bị hành hạ bởi chứng bệnh vàng da. Biết Hooke có khiếu vẽ nên những người còn lại trong gia đình bảo ông chuyển đến London làm thợ học việc cho một thợ vẽ chân dung.
Năm 1653, ông vào trường Christ College, Oxford, nơi ông học thiên văn học và cơ học. Trong đời ông, các hứng khởi của Hooke có tầm xa và rộng, bao quát nhiều đề tài như vật lí học, thiên văn học, hóa học, sinh học, địa lí học, kiến trúc, và thậm chí cả công nghệ hải quân. Ông thường có nhiều ý tưởng trong đầu mình nên ông làm việc đồng thời trên vô số dự án thuộc những lĩnh vực khác nhau.
Năm 1655, Hooke được Robert Boyle thuê hỗ trợ chế tạo một máy bơm không khí mà Boyle đã dùng để tiến hành các thí nghiệm cần thiết để thiết lập định luật chất khí Boyle. Một số nhà viết sử khoa học cho rằng có khả năng Hooke là người phát biểu chính thức định luật Boyle, nhưng vai trò chính xác của Hooke trong các thí nghiệm trên là không rõ.
Cùng khoảng thời gian làm việc với Boyle nghiên cứu chất khí, Hooke còn nghiên cứu về đồng hồ, đặc biệt là đồng hồ có thể đếm thời gian khá chính xác khi đi lại trên biển. Nhận thấy đồng hồ quả lắc có thể khó sử dụng trên tàu gập ghềnh sóng vỗ, ông đề xuất “lò xo thay cho trọng lực” để chạy cơ cấu đồng hồ. Bắt đầu các thí nghiệm của ông vào khoảng năm 1658, Hooke đã chế tạo một đồng hồ với một lò xo xoắn và một cái hồi cải tiến, tức là một dụng cụ cơ làm điều hòa chuyển động.
Năm 1660, cùng khoảng thời gian nghiên cứu về đồng hồ, Hooke đã khám phá cái ngày nay gọi là định luật đàn hồi Hooke, định luật mô tả sự biến thiên của lực căng theo độ biến dạng ở một lò xo đồng hồ đàn hồi. Tuy nhiên, đến năm 1678 ông mới công khai định luật của mình. Mặc dù định luật Hooke có lẽ chẳng phải là một khám phá nổi bật, nhưng có vẻ chẳng có ai trước ông phát biểu định luật một cách rõ ràng.
Con bọ chét, trích từ tác phẩm Micrographia của Robert Hooke, xuất bản năm 1665
Năm 1665, Hooke trở thành giáo sư hình học tại trường Gresham College, London. Học vị giáo sư đem lại cho ông không gian sống tại trường đại học và đòi hỏi ông thuyết giảng bằng tiếng Anh lẫn tiếng Latin. Quy định đòi hỏi ông không được lập gia đình trong thời gian lưu trú tại trường đại học.
Năm 1665, ông cho xuất bản quyển Micrographia, một quyển sách trình bày các quan sát hiển vi hấp dẫn và các suy luận sinh học về các loài từ thực vật đến con bọ chét. Hooke là người đầu tiên đặt ra từ “tế bào” (cell) để mô tả đơn vị cơ bản của mọi sự sống. Sự lựa chọn của ông xuất phát từ việc ông quan sát các tế bào thực vật làm ông liên tưởng tới “cellular”, những phòng ngăn nhỏ nơi các thầy tu sinh sống. Khi mô tả quan sát hiển vi của ông về một lát mỏng nút bần, ông viết trong quyển Micrographia như sau:
Tôi có thể cảm thấy hết sức rõ ràng rằng nó bị đục thủng toàn bộ và xốp, giống hệt như tổ ong, nhưng các lỗ của nó không đều… những cái lỗ này, hay tế bào… là những cái lỗ hiển vi đầu tiên mà tôi từng thấy, và có lẽ, trước nay chưa từng bắt gặp với bất cứ nhà văn hay người nào, chưa thấy ai đề cập đến chúng trước đây…
Về công trình tráng lệ này, Robert Westfall viết trong Từ điển tiểu sử khoa học như sau:
Micrographia của Robert Hooke vẫn là một trong những kiệt tác của nền khoa học thế kỉ mười bảy, [thể hiện] chút hương vị của những quan sát với những tiến trình từ vương quốc khoáng chất, động vật cho đến thực vật. Trên hết thảy, quyển sách cho biết kính hiển vi có thể làm được những gì cho ngành sinh vật học.
Robert Hooke còn là thanh tra viên cho thành London và đã giúp tái thiết London sau Đại Hỏa hoạn năm 1666. Ông là một kiến trúc sư nổi tiếng và đã thiết kế nhiều công trình như Bệnh viện Hoàng gia Bethlem và trường Cao đẳng Y Hoàng gia. Mái vòm tại Thánh đường St. Paul ở London sử dụng phương pháp xây dựng của Hooke.
Hooke còn quan tâm nghiên cứu hóa thạch và địa lí. Các nhà khoa học đồng chí của ông đã đề xuất một số lí thuyết giải thích nguồn gốc của hóa thạch. Một lí thuyết lạ nhưng được nhiều người tán thành đề xuất rằng hóa thạch phát triển trong lòng đất, na ná như sự ủ phôi trong dạ con. Một “lực nặn hình” bí ẩn có thể tạo ra hình ảnh của sinh vật sống bên trong đá. Hooke là người đầu tiên sử dụng kính hiển vi để nghiên cứu hóa thạch, và ông quan sát thấy cấu trúc của gỗ hóa đá và vỏ hàu hóa thạch có sự tương đồng kì lạ với gỗ và vỏ hàu thật. Trong quyển Micrographia, ông đã so sánh gỗ hóa đá với gỗ mục và kết luận rằng gỗ có thể biến thành đá qua một quá trình lâu dài từng bước:
Gỗ hóa đá này nằm ở một số chỗ nơi nó ngâm trong nước hóa đá (tức là phần nước cũng được ươm mầm bởi các hạt đá và hạt đất), nhiều hạt đá tách biệt với nước ươm mầm, các hạt đá, do chất lỏng vận chuyển, không những đi vào các lỗ hiển vi… mà đi vào cả các lỗ hay khe hẹp… của phần gỗ đó, mà nhìn qua kính hiển vi, trông y hệt như chất rắn…
Ông còn tin rằng nhiều hóa thạch tiêu biểu cho các sinh vật đã tuyệt chủng: “Có nhiều loài sinh vật khác vào những thời kì xa xưa mà hiện nay chúng ta không tìm thấy; và không phải không có khả năng, mà có thể có những loài mới vào lúc này, chúng không có mặt lúc khởi nguyên.”
Dư luận bị thu hút bởi Micrographia, vì nó mang lại một cái nhìn mới vào những vật quen thuộc, ví dụ như đầu kim nhọn là thế mà nhìn qua kính hiển vi trông y hệt như củ cà rốt. Các quan sát đất mùn và côn trùng (bao gồm bọ chét, rận, kim chích của ong, và mắt ruồi) đem lại một số hình ảnh ngoạn mục nhất và đã kích thích trí tưởng tượng của các nhà khoa học lẫn những người bình dân.
Những đóng góp của Hooke cho lĩnh vực địa lí được Ellen Drake tán dương trong quyển Thiên tài không ngừng nghỉ: Robert Hooke và những tư tưởng sơ khai của ông:
Một số nhà địa lí đọc quyển Thuyết trình về động đất của Robert Hooke cảm thấy ngạc nhiên trước những phát biểu sáng suốt của ông về sự hình thành các đặc trưng địa hình, nguồn gốc và công dụng của hóa thạch, sự tiến hóa sinh học và mọi biến đổi động liên tục diễn ra trên hành tinh này… Vì thế, Hooke là nhân vật quan trọng trong lịch sử khoa học Trái Đất, cũng như vai trò của ông trong nhiều lĩnh vực khoa học và công nghệ khác.
Hooke còn bị thu hút bởi khoa học hô hấp và sự hoạt động của phổi. Trong một thí nghiệm, ông ngồi trong một căn buồng kín, từ bên trong không khí từ từ được bơm ra ngoài! Tôi chẳng biết mục đích chính xác của thí nghiệm này là gì, nhưng Hooke đã bị hỏng tai và chịu điếc trong thí nghiệm. Rất có khả năng mục tiêu của Hooke là nghiên cứu, ở dạng khái quát, tác dụng của áp suất không khí thấp lên người sống.
Ông còn mổ lồng ngực chó, phá hủy chuyển động của phổi nó, rồi dùng một ống bể thổi luồng không khí qua phổi để hiểu rõ hơn vai trò của phổi trong quá trình hô hấp.
Như đã nói ở trên, Hooke là một nhà phát minh cực kì mắn đẻ trong lĩnh vực đồng hồ và có khả năng đã phát minh cân lò xo xoắn và xả xoắn theo chu kì tự nhiên. Ông nghiên cứu màu sắc của các màng mỏng và bản mỏng mica. Ông đã phát minh hay cải tiến các dụng cụ khí tượng như áp kế (để đo áp suất khí quyển), phong kế (để đo tốc độ gió), và ẩm kế (để đo độ ẩm). Phát minh ẩm kế của ông nảy sinh từ các quan sát thấy râu dê uốn cong khi khô ráo và thẳng ra khi bị ướt. Mặc dù phát minh nhiều thứ, nhưng Hooke thỉnh thoảng chẳng thấy vui với vinh dự mà ông nhận về. Chẳng hạn, Jim Bennet viết trong quyển “Thợ máy và nhà triết học tự nhiên Robert Hooke” rằng: “Các bài giảng về sau của Hooke thấm đẫm nỗi uất hận của những nhà phát minh – bị mắng nhiếc và nhạo báng, bị trù dập bởi những khó khăn và sự bảo thủ, bị phủ nhận mọi lợi ích từ công trình của họ, cuối cùng chỉ giương mắt lên nhìn những phát minh của họ bị người khác cướp đi.”
Hooke và Newton không ưa nhau trong nhiều năm trời. Thí dụ, Newton đã nổi điên, vào năm 1672, khi Hooke chỉ trích phép chứng minh của Newton sử dụng lăng kính làm phân tách ánh sáng trắng thành các thành phần màu đa dạng của nó. Năm 1679, như đã nói ở trên, Hooke đã khiến Newton kinh ngạc về nguyên lí nghịch đảo bình phương có thể có của lực hấp dẫn, nhưng khi Newton công bố tác phẩm Principia mathematica của ông vào năm 1687, ông đã không vinh danh Hooke. Về nguyên lí nghịch đảo bình phương, Newton bảo Hooke, “Chỉ vì ai đó đã nói cái gì đó nó phải như thế, thì đâu hẳn là nó đã được chứng minh.”
Ngoài sự sỉ nhục này do Newton, 1687 là một năm đặc biệt đau buồn và thất bại đối với Hooke. Người cháu gái mà ông đem lòng yêu thương qua đời trong năm này, và sức khỏe của Hooke suy sụp nhanh chóng.
Nhà viết tiểu sử Richard Westfall viết trong Từ điển tiểu sử khoa học:
Thân xác ông tiều tụy. Cộng thêm vẻ ngoài khốn khổ, sức khỏe khốn khổ. Ông mắc chứng nghi bệnh nên chưa bao giờ cho phép bản thân được cảm thấy thoải mái trong cả ngày. Tính khó chịu của ông hoàn toàn tương xứng với sự đau khổ thường nhật trong đời ông.
Ngày nay, một số bác sĩ ngờ rằng Hooke bị mắc chứng vẹo cột sống, chứng bệnh thoái hóa gây ra sự cong không tự nhiên của xương sống. Hooke qua đời ngày 3 tháng 3 năm 1703, trong năm cuối đời ông bị mù do tiểu đường và nằm liệt giường. Ông để lại một thư viện khổng lồ gồm hơn 3000 quyển sách bằng tiếng Latin, tiếng Pháp và tiếng Italy. Mặc dù ông có dồi dào tài chính từ lúc làm thanh tra, nhưng ông chưa từng kết hôn. Ngày nay, chẳng ai biết mộ ông ở đâu. Một miệng hố trên mặt trăng với đường kính 36 km được đặt tên Hooke và được Tổng Liên đoàn Thiên văn Quốc tế phê chuẩn năm 1935. Một miệng hố trên Hỏa tinh cũng được đặt tên Hooke.
Stephen Inwood, tác giả quyển Thiên tài bị lãng quên: Tiểu sử Robert Hooke 1635–1703, mô tả khung cảnh cuối cùng lúc Hooke qua đời:
Tiến sĩ Robert Hooke, giáo sư hình học ngạch Gresham và là người phụ trách thí nghiệm cho Hội Hoàng gia, nằm chết trên giường nhà. Chết rồi, cũng như trong đời mình, ông vẫn không được ưa nhìn. Lớp quần áo rách nát quấn quanh thi thể gầy mòn của ông tựa như vải bọc xác ướp, và chấy rận bu dày đặc trên thi thể ông đến mức “chẳng ai đến gần ông”. Tài sản của Hooke để lại cho một người họ hàng (có lẽ là em họ), Elizabeth Stephens, một phụ nữ thất học có chữ kí giống cái móc câu của hải tặc.
Hooke có nhiều thành tựu, nhưng Lisa Jardine viết trong quyển Cuộc đời kì lạ của Robert Hooke rằng ngày nay ông không được người ta nhớ tới lắm:
Tuy vậy, rất có khả năng Hooke được nhớ tới là một kẻ khoác lác, hay cáu gắt, dung mạo xấu xí, chẳng biết làm cách nào mà lọt vào Hội Hoàng gia lúc mới sáng lập và là kẻ tử thù của ngài Isaac Newton… Mặc dù tên tuổi của ông thường xuyên nở rộ trong lịch sử các ý tưởng Anh thế kỉ mười bảy, từ giải phẫu học đến nghiên cứu bản đồ, từ kiến trúc đến chế tạo dụng cụ khoa học, nhưng chẳng còn một khám phá chính nào hay một đài tưởng niệm nào (ngoại trừ định luật đàn hồi) dành cho ông cả.
ĐỌC THÊM
Bennett, Jim, “Robert Hooke as Mechanic and Natural Philosopher,” Notes and Records of the Royal Society of London 35(1): 33–48, tháng 7/1980.
Bennett, Jim, Michael Cooper, Michael Hunter, và Lisa Jardine, London’s Leonardo: The Life and Work of Robert Hooke (New York: Oxford University Press, 2003).
Drake, Ellen, Restless Genius: Robert Hooke and His Earthly Thoughts (New York: Oxford University Press, 1996).
Hooke, Robert, Micrographia (phiên bản kĩ thuật số tải xuống); xem chúng tôi Có trên CD-ROM (Oakland, California: Octavo, 1998).
Inwood, Stephen, The Forgotten Genius: The Biography of Robert Hooke 1635–1703 (San Francisco: MacAdam/Cage Publishing, 2005).
Jardine, Lisa, The Curious Life of Robert Hooke: The Man Who Measured London (New York: Harper Perennial, 2005).
“Robert Hooke”; xem www.roberthooke.com.
Westfall, Richard, “Robert Hooke,” trong Dictionary of Scientific Biography, Charles Gillispie, chủ biên (New York: Charles Scribner’s Sons, 1970).
GIẢI LAO: KHỞI ĐẦU CÂU CHUYỆN
Một bầy cừu gồm vài con cừu cá lẻ và chỉ là bầy cừu bởi sự quy ước – cái chất cừu được áp đặt lên nó bởi con người – nó chỉ tồn tại trong trí nghĩ của một người nào đó dưới dạng tri giác. Nhưng Hooke tìm thấy rằng cơ thể người được làm bằng các tế bào – do đó, là một tập hợp giống hệt như bầy cừu. Phải chăng điều này có nghĩa là cơ thể người cũng chỉ là một tưởng tượng của tri giác?
– Neal Stephenson, Quicksilver
Vũ trụ mà chúng ta cư trú, và các nguyên lí vận hành của nó, tồn tại độc lập với sự quan sát hay hiểu biết của chúng ta; các mô hình toán học của vũ trụ… là những công cụ mô tả chỉ tồn tại trong đầu của chúng ta. Toán học vốn là một mô tả chính thức của sự ngăn nắp, và vì thế vũ trụ là ngăn nắp (ít nhất là ở những cấp độ không-thời gian… mà [chúng ta có thể] quan sát, cho nên chẳng có gì bất ngờ khi thế giới thực tế được lập mô hình tốt bằng toán học.
– Keith Backman, “The Danger of Mathematical Models”, tạp chí Science, số ngày 20/10/2006
Lúc khởi nguyên, Chúa bảo phân kì bốn chiều của một tensor hạng hai, phản đối xứng bằng không, và thế là ánh sáng chan hòa, và thế là cuộc sống tươi đẹp.
– Thông điệp trên áo T-shirt trường Đại học Berkeley, theo lời kể của Michio Kaku, “Các vũ trụ song song, Ma trận, và Siêu trí tuệ” KurzweilAI.net
Cái cốt lõi của khoa học không phải là một mô hình toán học; mà là sự chân thật trí tuệ.
– Sam Harris, hội nghị La Jolla, “Vượt ngoài niềm tin 2006: Khoa học, Tôn giáo, Luận giải, và Cái đọng lại”, tháng 11/2006
Tôi không tin có một định luật cơ bản hay một lí thuyết cuối cùng nào đó. Theo tôi, các định luật mà chúng ta tìm thấy chỉ là định luật mà chúng ta áp đặt lên tự nhiên theo cách chúng ta nhìn vào nó.
– David Ambrose, Superstition
Nếu chúng ta sống trong một thực tại mô phỏng, thì ta nên trông cậy vào những thất thường thỉnh thoảng xảy ra, những trôi giạt nhỏ của những hằng số và những định luật của Tự nhiên theo thời gian, và một hiện thực hóa đang ló dạng là các rạn nứt của Tự nhiên cũng quan trọng như các định luật của Tự nhiên để chúng ta hiểu được thực tại đích thực.
– Jon Barrow, “Sống trong một vũ trụ mô phỏng”
Là người Do Thái, tôi chẳng gặp bất kì trở ngại gì ở việc tin vào sự thiết kế thông minh… Tôi chọn tin rằng sự tiến hóa được gói ghém với vật chất bình thường sinh ra trong vụ nổ lớn. “Nhà thiết kế” không còn can thiệp nữa bởi vì các định luật của vũ trụ đã đảm đương vai trò của anh ta.
– Marysia Meylan, New York Times
Trích Từ Archimedes đến Hawking (Clifford Pickover), Trần Nghiêm dịch
Vui lòng ghi rõ “Nguồn chúng tôi khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.
Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Giáo Án Vật Lý 6 Bài 9: Lực Đàn Hồi
1. Lực đàn hồi
– Lực đàn hồi là lực sinh ra khi vật bị biến dạng .
– Cường độ của lực đàn hồi bằng trọng lượng của vật.
2. Đặc điểm của lực đàn hồi
Độ biến dạng tăng thì lực đàn hồi tăng.
Tuần: 8 Ngày soạn: 25/09/2013. Tiết PPCT: 8 Lớp: 6 Bài 9. LỰC ĐÀN HỒI I. MỤC TIÊU: 1. Kiến thức: - Rút ra được nhận xét về sự phụ thuộc của lực đàn hồi vào độ biến dạng của vật đàn hồi. - Trả lời được đặc điểm của lực đàn hồi. - Nhận biết được vật đàn hồi (qua sự đàn hồi của lò xo). 2. Kỹ năng: - Lắp thí nghiệm theo hình. - Nghiên cứu hiện tượng để rút ra quy luật về sự biến dạng và lực đàn hồi. 3. Thái độ: Có ý thức tìm tòi quy luật vật lí qua các hiện tượng tự nhiên. II. CHUẨN BỊ: 1. Đồ dùng dạy học: Mỗi nhóm: 1 giá treo; 1 lò xo; 1 cái thước có độ chia tới mm; 3 quả nặng giống nhau mỗi quả 50g. 2. Phương pháp: Thực nghiệm, đàm thoại. III. TIẾN TRÌNH GIẢNG DẠY: 1. Ổn định lớp: (1 phút) 2. Kiểm tra bài cũ: (10 phút) - Trọng lực là gì ? Trọng lực có phương và chiều như thế nào? Nêu đơn vị của trọng lực? 3. Bài mới: Vào bài: (2 phút) - GV: kéo một sợi lò xo dãn ra rồi buông tay và ấn vào nắm đất sét ướt rồi buông tay. Sự biến dạng của hai vật đó khác nhau thế nào? - HS: trả lời. - GV: Như vậy có mấy loại biến dạng? - HS: Có hai loại biến dạng: Đàn hồi và không đàn hồi. - GV: hôm nay chúng ta sẽ tìm hiểu lực đàn hồi. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung ghi bảng Hoạt động 1. Biến dạng đàn hồi - độ biến dạng. (15 phút) - GV: Yêu cầu HS kẻ một bảng 9.1 - GV: Hướng dẫn HS tiến hành TN - GV: Yêu cầu HS sau khi hoàn thành TN sẽ trả lời hoàn chỉnh câu kết luận C1. - GV: Đặt thêm câu hỏi: + Biến dạng của lò xo có đặc điểm gì? + Thế nào là vật biến dạng đàn hồi? + Lò xo có tính chất gì? - GV: Yêu cầu HS đọc thông tin mục I.2 SGK. - GV: Yêu cầu HS trả lời câu C2. Hoạt động 2. Lực đàn hồi và đặc điểm của nó (7 phút) - GV: Có lực nào tác dụng vào quả nặng? - GV: Lực nào tác dụng vào lò xo? - GV: Sau khi treo ta thấy quả nặng đứng yên, vậy phải có một lực cân bằng với trọng lực đó là lực nào? - GV: Khi lò xo chưa biến dạng thì không có lực tác dụng vào quả nặng vậy khi nào lò xo mới tác dụng lực lên quả nặng? - GV: Lực đàn hồi là lực sinh ra khi nào? - GV: Độ lớn của lực đàn hồi bằng độ lớn của lực nào trong TN hình 9.2? - GV: Xem bảng 9.1:Độ biến dạng và độ lớn của lực đàn hồi quan hệ thế nào? Hoạt động 3. Vận dụng (4 phút) - GV: yêu cầu Hs trả lời C5 và C6. - HS: Kẻ bảng 9.1 vào vở. - HS: Tiến hành TN theo hướng dẫn của GV. - HS: C1: (1) dãn ra (2) tăng lên (3) bằng. - HS: + Vật bị biến dạng khi có lực tác dụng và trở lại hình dạng ban đầu khi lực ngừng tác dụng lực, gọi là vật biến dạng đàn hồi. + Lò xo có tính chất đàn hồi. - HS: Đọc thông tin mục I.2 SGK. - HS: làm câu C2. - HS: Trọng lực - HS: Trọng lượng của quả nặng - HS: Lực đàn hồi của lò xo. - HS: Khi lò xo biến dạng ( lò xo bị kéo dãn). - HS: Lực đàn hồi là lực sinh ra khi vật bị biến dạng . - HS: Cường độ của lực đàn hồi bằng trọng lượng của vật. - HS: Độ biến dạng càng lớn thì lực đàn hồi càng lớn. - HS: C5: (1) tăng gấp đôi (2) tăng gấp ba. C6: Sợi dây cao su và lò xo có cùng tính chất đàn hồi. I. Biến dạng đàn hồi. Độ biến dạng 1. Biến dạng của một lò xo C1: (1) dãn ra, (2) tăng lên, (3) bằng. 2. Độ biến dạng của lò xo Độ biến dạng của lò xo là hiệu giữa chiều dài khi biến dạng và chiều dài tự nhiên của lò xo ( l - l0 ). II. Lực đàn hồi và đặc điểm của nó. 1. Lực đàn hồi - Lực đàn hồi là lực sinh ra khi vật bị biến dạng . - Cường độ của lực đàn hồi bằng trọng lượng của vật. 2. Đặc điểm của lực đàn hồi Độ biến dạng tăng thì lực đàn hồi tăng. III. Vận dụng IV. CỦNG CỐ: (5 phút) - Thế nào là vật đàn hồi? Khi nào thì ở lò xo xuất hiện lực đàn hồi? - Độ biến dạng của lò xo được tính như thế nào? - Mối quan hệ giữa độ biến dạng và lực đàn hồi? - Đọc có thể em chưa biết. V. HƯỚNG DẪN VỀ NHÀ: (1 phút) - BTVN: 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.6 SBT. - Học từ bài 1 đến bài 9 tiết sau kiểm ra 1 tiết.Bạn đang xem bài viết № 114A – Kiểm Chứng Định Luật Iii Newton Trong Va Chạm Đàn Hồi – Vật Lý Mô Phỏng trên website Tvzoneplus.com. Hy vọng những thông tin mà chúng tôi đã chia sẻ là hữu ích với bạn. Nếu nội dung hay, ý nghĩa bạn hãy chia sẻ với bạn bè của mình và luôn theo dõi, ủng hộ chúng tôi để cập nhật những thông tin mới nhất. Chúc bạn một ngày tốt lành!