Khả năng phục hồi đàn hồi

Khả năng phục hồi đàn hồi là năng lực mà vật liệu phục hồi sau khi bị biến dạng. Ví dụ, đó là lực mà một lò xo tạo ra khi bị nén hoặc kéo giãn. Lực này có xu hướng ngăn chặn và phản đối sự biến dạng gây ra nó, và thường dẫn vật liệu trở về trạng thái ban đầu.

Độ mạnh của khả năng phục hồi đàn hồi, trong phạm vi độ biến dạng của đàn hồi, có thể được xác định gần đúng bằng định luật Hooke:

$F_{\text{đh}}=k|\mathrm{\Delta <!--\; \Delta \; -->}l|$

trong đó $\mathrm{\Delta <!--\; \Delta \; -->}\text{l}$

{\displaystyle {\ce {\Delta l}}} là độ biến dạng và $\text{k}$ là hệ số phục hồi đàn hồi (hay độ cứng) của vật liệu. Định luật này chính xác đối với các vật liệu như lò xo. Đối với các vật liệu như cao su hoặc nhựa dẻo, mối quan hệ giữa khả năng phục hồi đàn hồi và độ biến dạng có thể phức tạp hơn.

Lực đàn hồi là tương tác giữa các phân tử hoặc nguyên tử trong vật liệu đàn hồi, là sự tương tác điện từ giữa electron và proton bên trong chúng.

Giới hạn của độ co dãn

Khi biến dạng đạt đến một mức nào đó, lực đàn hồi sẽ ngừng phát sinh và mức độ này được gọi là giới hạn đàn hồi. Nếu vượt quá giới hạn này, vật liệu sau khi bị biến dạng sẽ không thể khôi phục lại hình dạng ban đầu.

1/ Sức co dãn của vật liệu

Sức co dãn là khả năng của vật liệu để khôi phục lại hình dạng ban đầu sau khi bị biến dạng. Lực co dãn xuất hiện khi vật liệu bị biến dạng và có tác dụng để giữ cho vật liệu trở lại hình dạng ban đầu. Sức co dãn có tác dụng cả hai phía của vật liệu, và tác động từ môi trường cũng góp phần vào sự biến dạng của vật liệu.

2/ Lực phục hồi của lò xo:

Một lò xo dài treo thẳng không có khối lượng, chiều dài ban đầu của lò xo khi chưa bị kéo ra là l_o; Khi treo một vật có khối lượng m vào lò xo thì chiều dài của nó là l. Sự biến dạng của lò xo là Δl=l - lo

Khi treo thêm các vật có cùng khối lượng m, ta nhận thấy rằng khi treo một vật có khối lượng m, lò xo bị kéo ra một đoạn là Δl; khi khối lượng của vật treo là 2m thì lò xo bị kéo ra một đoạn là 2Δl …

Gia tốc rơi tự do không đổi, lực tác dụng lên lò xo là trọng lượng P=mg, theo định luật III Newton ta có F_đh=P => độ lớn của lực phục hồi tỉ lệ với sự biến dạng Δl của lò xo. Tiến hành thí nghiệm tương tự với trường hợp lò xo bị ép.

Đặc điểm của lò xo là khi lò xo bị kéo ra càng nhiều thì lực phục hồi càng mạnh và ngược lại.

• Phương pháp tính độ biến dạng của lò xo: l-lo.

- Trong đó: l là độ dài khi bị biến dạng của lò xo và lo là chiều dài tự nhiên của lò xo.

Luật Hooke: Trong phạm vi đàn hồi, lực phục hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo

Biểu thức của Luật Hooke

F_đh=k|Δl|

Trong đó

• k: hệ số đàn hồi hay độ cứng của lò xo (N/m)
• Fđh: lực đàn hồi (N)
• Δl=l - lo: độ biến dạng của lò xo (m)
• Δl > 0: lò xo chịu biến dạng giãn
• Δl < 0: lò xo chịu biến dạng nén

3/ Lực đàn hồi của sợi dây (lực căng dây)

Khi một sợi dây bị kéo căng nó sẽ tác dụng lên hai vật gắn với đầu dây. Trong trường hợp này lực đàn hồi được gọi là lực căng dây. Lực căng dây có điểm đặt và hướng giống như lực đàn hồi.

4/ Chú ý

Trong trường hợp các bề mặt tiếp xúc bị biến dạng khi bị ép vào nhau, lực đàn hồi tác động vuông góc với bề mặt tiếp xúc.

Ứng dụng của lực đàn hồi được rất nhiều.

Lực đàn hồi là cơ sở để phát triển các lực kế và các cân có lò xo. Nó cũng được sử dụng để xác định khối lượng trong không gian không trọng lực.

Một số ví dụ về các dạng biến dạng đàn hồi

Xem thêm về lực đàn hồi

Các khái niệm về lực