Lý thuyết Vật lý 10 bài 11: Một số lực trong thực tiễn CTST
Chúng tôi xin giới thiệu bài Lý thuyết Vật lý lớp 10 bài 11: Một số lực trong thực tiễn được Khoahoc sưu tầm và tổng hợp các câu hỏi lí thuyết và trắc nghiệm có đáp án đi kèm nằm trong chương trình giảng dạy môn Vật lý lớp 10 sách chân trời sáng tạo. Mời quý thầy cô cùng các bạn tham khảo tài liệu dưới đây.
1. Trọng lực
a. Trọng lực
- Trọng lực là lực hấp dẫn của Trái Đất tác dụng lên vật, đặt tại trọng tâm của vật và hướng thẳng đứng từ trên xuống.
- Công thức của trọng lực
Đặc điểm của trọng lực :
- Phương thẳng đứng.
- Chiều hướng về phía tâm Trái Đất.
- Điểm đặt của trọng lực gọi là trọng tâm của vật.
- Độ lớn: .
b. Trọng lượng
- Khi vật đứng yên trên Trái Đất, trọng lượng của vật bằng độ lớn của trọng lực tác dụng lên vật: .
- Trọng tâm có vai trò quan trọng trong sự cân bằng của các vật.
- Ở gần mặt đất, gia tốc rơi tự do có giá trị gần đúng .
Chú ý: Khối lượng của vật không thay đổi vì các nguyên tử, phân tử tạo nên vật đó không thay đổi khi vật di chuyển đến các vị trí khác nhau. Nhưng khi vật ở các vị trí khác nhau trên Trái Đất thì khoảng cách từ vật đến tâm Trái Đất thay đổi nên lực hấp dẫn của Trái Đất tác dụng lên vật thay đổi, do đó trọng lượng của vật thay đổi.
2. Lực ma sát
- Lực ma sát là lực cản trở sự trượt hoặc lăn của vật này so với vật khác.
- Nguyên nhân chính gây ra ma sát giữa các bề mặt là do lực hút, được gọi là lực bám dính, giữa các vùng tiếp xúc của các bề mặt.
- Tùy vào đặc điểm chuyển động giữa mặt tiếp xúc và lực ma sát được chia thành: lực ma sát trượt, lực ma sát lăn hay lực ma sát nghỉ.
Chú ý: Các bề mặt luôn có hình dạng gồ ghề ở cấp độ vi mô, bất kể bề mặt đó được nhìn thấy nhẵn thế nào bằng mắt thường, ma sát cũng phát sinh do tác động của các vùng gồ ghề trên bề mặt cứng hơn cắt qua bề mặt mềm hơn khi xảy ra sự trượt hoặc lăn.
a. Các loại lực ma sát
- Nếu một vật đứng yên trên một bề mặt nhưng có xu hướng trượt theo một hướng nào đó thù lực ma sát sẽ tác dụng ngăn nó trượt theo hướng đó. Lực này gọi là lực ma sát nghỉ.
- Ma sát nghỉ xuất hiện ở mặt tiếp xúc khi vật chịu tác dụng của một lực ngoài. Lực ma sát nghỉ triệt tiêu lực ngoài này làm vật vẫn đứng yên.
Đặc điểm của lực ma sát nghỉ:
- Điểm đặt trên vật và ngay tại vị trí tiếp xúc của hai bề mặt.
- Phương tiếp tuyến và ngược chiều với xu hướng chuyển động tương đối của hai bề mặt tiếp xúc.
- Độ lớn của lực ma sát nghỉ bằng độ lớn của lực tác dụng gây ra xu hướng chuyển động.
Minh họa của lực ma sát nghỉ
Nếu một vật đang trượt trên bề mặt của một vật khác thì lực ma sát tác dụng ngược hướng với chuyển động đó, đây là ma sát trượt.
Đặc điểm của lực ma sát trượt:
- Lực ma sát trượt xuất hiện ở mặt tiếp xúc khi vật chuyển động trượt trên một bề mặt.
- Lực ma sát có phương dọc theo bề mặt tiếp xúc và ngược chiều với chuyển động của vật.
- Lực ma sát trượt gần như không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc và tốc độ chuyển động của vật.
- Lực ma sát trượt phụ thuốc vào chất liệu và tính chất của hai bề mặt tiếp xúc.
- Lực ma sát trượt tỉ lệ với lực ép vuông góc giữa các bề mặt với nhau. Với vật chuyển động trên mặt phẳng ngang thì lực ép bằng trọng lượng.
Biểu diễn lực ma sát
Lực ma sát lăn: Lực ma sát xuất hiện ở mặt tiếp xúc khi vật lăn trên một bề mặt.
c) Công thức tính lực ma sát
Tỉ số giữa độ lớn lực ma sát trượt và áp lực gọi là hệ số ma sát trượt, kí hiệu là .
Công thức tính lực ma sát là: .
d. Ứng dụng của lực ma sát
- Lực ma sát có tác dụng cản trở chuyển động của vật nhưng đôi khi tác dụng này lại mang lại nhiều ứng dụng trong cuộc sống.
3. Lực căng dây
Lực căng dây xuất hiện khi dây bị kéo căng, có phương dọc theo dây, chiều chống lại xu hướng bị kéo giãn.
Mô hình treo quả nặng
Khi một sợi dây bị kéo căng, nó sẽ tác dụng lên hai vật gắn với hai đầu dây những lực căng có đặc điểm:
- Điểm đặt là điểm mà đầu dây tiếp xúc với vật.
- Phương trùng với chính sợi dây.
- Chiều hướng từ hai đầu dây vào phần giữa của sợi dây. Với những dây có khối lượng không đáng kể thì lực căng ở hai đầu dây luôn có cùng một độ lớn.
Chú ý: Lực căng dây xuất hiện tại mọi điểm trên dây. Độ lớn của lực căng dây được xác định dựa vào điều kiện cụ thể của cơ hệ.
4. Lực đẩy Archimedes
a. Lực đẩy Archimedes
Áp suất chất lỏng hoặc chất khí tăng theo độ sâu nên áp suất lên bề mặt dưới của một vật lớn hơn áp suất lên mặt trên. Do đó, mỗi vật ở trong chất lỏng hoặc chất khí đều chịu một lực nâng hướng lên trên. Lực nâng này được gọi là lực đẩy Archimedes.
Đặc điểm của lực đẩy Archimedes
- Điểm đặt của lực tại vị trí trùng vời trọng tâm của phần chất lỏng bị chất lưu bị vật chiếm chỗ.
- Có phương thẳng đứng và có chiều từ dưới lên.
- Có độ lớn bằng trọng lượng phần chất lưu bị chiếm chỗ.
b. Công thức tính lực đẩy Archimedes
- Trong đó:
: lực đẩy Archimedes .
: khối lượng riêng của chất lỏng .
: thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ .
Chú ý: Trạng thái nổi lên hay chìm xuống của vật ở trong nước phụ thuộc vào chênh lệch độ lớn giữa trọng lượng và lực đẩy Archimedes tác dụng lên vật.
c. Vận dụng biểu thức độ chênh lệch áp suất
Ví dụ: Xét hai bình hình trụ hở miệng như hình dưới đây, mỗi bình có một lỗ thủng ở độ cao bằng nhau. Khi độ cao cột nước trong hai bình là khác nhau thì nước chảy ra tại lỗ thủng sẽ có tầm xa khác nhau. Các em hãy giải thích hiện tượng trên.
Hai bình nước có lỗ thủng
Hướng dẫn:
Nước trong bình có thể chảy từ lỗ thủng ra ngoài do sự chênh lệch áp suất nước tại vị trí lỗ thủng với áp suất không khí bên ngoài: , trong đó , là độ cao cột nước trong bình và là khối lượng riêng của nước. Như vậy, cột nước trong bình càng thấp thì càng nhỏ dẫn đến sự chênh lệch áp suất càng giảm, do đó nước chảy ra càng yếu, tầm xa càng ngắn.
