Vật lý Lớp 10. Vận dụng Hooke trong cân lò xo, hệ lò xo đơn giản và điều kiện không vượt giới hạn đàn hồi.
Kiến thức cần nhớ
**1. Cân lò xo và thang đo**
Trong miền Hooke, $F=kx$ nên các độ tăng lực bằng nhau tạo các độ tăng độ dãn bằng nhau; vì thế thang chia có thể đều. Giới hạn đo phải nhỏ hơn hoặc bằng giới hạn đàn hồi an toàn.
**2. Lò xo ghép song song**
Các lò xo cùng chịu một độ biến dạng $x$, còn lực tổng bằng tổng lực thành phần:
$k_{tđ}=k_1+k_2+\cdots$
Hệ cứng hơn từng lò xo riêng. Tải phân bố $F_i=k_ix$.
**3. Lò xo ghép nối tiếp**
Các lò xo lí tưởng chịu cùng độ lớn lực, độ biến dạng toàn hệ bằng tổng từng phần:
$\frac1{k_{tđ}}=\frac1{k_1}+\frac1{k_2}+\cdots$
Với hai lò xo: $k_{tđ}=\dfrac{k_1k_2}{k_1+k_2}$. Hệ mềm hơn lò xo mềm nhất.
**4. Điều kiện nhận diện cách ghép**
Không dựa vào hình vẽ giống “nối tiếp/song song” của mạch điện. Hãy xét: các lò xo có cùng biến dạng hay cùng lực; các điểm nối có cân bằng không; tải được chia hay truyền nguyên vẹn.
**5. Bài toán cân bằng**
Vẽ lực lên vật trước. Ở cân bằng:
$\sum \vec F=0$
Sau đó mới thay lực lò xo bằng $kx$. Với nhiều phương hoặc mặt nghiêng, phải chiếu lực lên trục phù hợp.
**6. Giới hạn an toàn**
Mỗi lò xo phải đồng thời thỏa $x_i\le x_{gh,i}$ hoặc $F_i\le F_{gh,i}$. Tải tối đa của cả hệ do phần tử đạt giới hạn trước quyết định, không chỉ do $k_{tđ}$.
**7. Thiết kế và hiệu chuẩn**
Chọn $k$ đủ nhỏ để độ dãn dễ đọc nhưng đủ lớn để không vượt hành trình/giới hạn. Hiệu chuẩn bằng các tải chuẩn, kiểm tra điểm 0, độ tuyến tính và khả năng lặp lại khi tăng–giảm tải.
**8. Lỗi cần tránh**
- Cộng độ dãn của lò xo song song.
- Cho lò xo nối tiếp có cùng độ dãn.
- Chỉ tính $k_{tđ}$ mà không kiểm tra từng lò xo.
- Mặc định $kx=mg$ khi hệ không cân bằng.
- Dùng thiết bị ngoài giới hạn đàn hồi.
ezonthi