Nội dung bài viết

    Xem thêm

    Công thức tính ứng suất và cách giải các dạng bài tập (2024) chi tiết nhất

    Với tài liệu về Công thức tính ứng suất và cách giải các dạng bài tập (2024) chi tiết nhất bao gồm: lý thuyết và bài tập cũng như những định nghĩa, tính chất, các dạng bài sẽ giúp bạn nắm vững kiến thức và học tốt môn Vật lí hơn.

    1 563 27/01/2024
    Trang trước
    Chia sẻ
    Trang sau  

    Công thức tính ứng suất và cách giải các dạng bài tập chi tiết nhất

    I. Lý thuyết

    1. Khái niệm

    - Biến dạng cơ của vật rắn là sự thay đổi kích thước và hình dạng của vật rắn do tác dụng của ngoại lực. Tùy thuộc độ lớn của lực tác dụng, biến dạng của vật rắn có thể là đàn hồi hoặc không đàn hồi.

    - Ứng suất là đại lượng vật lý đặc trưng cho tác dụng nén hoặc kéo của lực F tác dụng dọc theo trục của một vật rắn đồng chất hình trụ có tiết diện S.

    Trọn bộ Công thức Vật Lí lớp 10 Chương 7: Chất rắn và chất lỏng. Sự chuyển thể quan trọng

    Ứng suất kéo trên một mẫu hình lập phương

    2. Công thức

    σ=FS

    Trong đó:

    F: lực nén hoặc kéo (N)

    S: tiết diện của vật rắn hình trụ đồng chất (m2)

    σ: ứng suất của vật rắn (N/m2 hoặc Pa)

    3. Kiến thức mở rộng

    - Gọi l0 là độ dài của thanh khi không có lực kéo (hay nén)

    l là độ dài của thanh khi có lực kéo (hay nén)

    ∆l = |l -l0| là độ biến dạng của thanh

    => Độ biến dạng tỉ đối của thanh:

    ε=l-l0l0=∆ll0

    Trọn bộ Công thức Vật Lí lớp 10 Chương 7: Chất rắn và chất lỏng. Sự chuyển thể quan trọng

    - Trong giới hạn đàn hồi, độ biến dạng tỉ đối của vật rắn đồng chất, hình trụ tỉ lệ thuận với ứng suất tác dụng vào vật đó.

    ε=∆ll0=ασ=α.FS

    Với α là hệ số tỉ lệ phụ thuộc chất liệu của vật rắn

    - Biến dạng tỉ đối ε của thanh rắn (bị kéo hoặc nén) không chỉ phụ thuộc độ lớn của lực tác dụng F→ mà còn phụ thuộc tiết diện ngang S của thanh đó.

    + Nếu F→ càng lớn và S càng nhỏ thì ε càng lớn, tức là mức độ biến dạng của thanh rắn càng lớn.

    + Nếu F→ càng nhỏ và S càng lớn thì ε càng nhỏ, tức là mức độ biến dạng của thanh rắn càng nhỏ.

    - Từ công thức độ biến dạng tỉ đối của vật rắn, trên ta có thể tính:

    + Ứng suất: σ=εα=Eε=E.∆ll0

    Với E=1α là suất đàn hồi hay suất Y-âng đặc trưng cho tính đàn hồi của vật rắn (Pa hoặc N/m2)

    - Áp dụng định luật III Niu-Ton và công thức ứng suất, độ lớn của lực đàn hồi Fđh là:

    Fđh=F⇒Fđh=σ.S=E.Sl0.∆l=k.∆l

    Với k=E.Sl0là độ cứng (hay hệ số đàn hồi của vật rắn) phụ thuộc chất liệu và kích thước của vật đó (N/m)

    - Từ các công thức trên, ta có thể tính:

    + Lực kéo hoặc nén tác dụng lên thanh: F=σ.S=εα.S=ε.E.S=∆ll0.E.S

    + Tiết diện của thanh:S=Fσ=F.αε=F.α.l0∆l=F.l0E.∆l

    + Độ biến dạng của thanh: ∆l=α.σ.l0=σ.l0E=F.l0E.S

    + Độ dài ban đầu của thanh: l0=∆lα.σ=∆l.Sα.F=E.∆l.SF

    II. Bài tập vận dụng

    Bài 1: Một dây cáp của cần cẩu chỉ chịu được ứng suất kéo không quá 60.106 Pa. Hỏi dây cáp này phải có đường kính nhỏ nhất bằng bao nhiêu để nó có thể kéo một vật trọng lượng 25 kN.

    Lời giải

    Vì dây cáp của cần cẩu chỉ chịu được ứng suất kéo:

    σ=FS≤σb=60.106Pa

    Đường kính nhỏ nhất của dây cáp bằng:

    S=πd24≥Fσb⇒dmin=4Fπσb=4,25.1033,14.60.106=23mm

    Bài 2: Một đèn chùm có khối lượng 120kg được treo bằng một sợi dây nhôm với giới hạn bền của nhôm là 1,1.108 Pa. Dây treo phải có tiết diện ngang là bao nhiêu để ứng suất kéo gây bởi trọng lượng của vật không vượt quá 20% giới hạn bền của vật liệu làm dây? Cho Enhôm = 7.107 Pa và lấy g = 10m/s2.

    Lời giải

    Trọng lượng của vật: P = mg = 120.10 = 1200N

    Ứng suất kéo gây bởi trọng lượng của đèn chùm:

    σ=PS

    Vì σ≤20%.1,1.108=0,22.108Pa nên PS≤0,22.108m2⇒S≥12000,22.108=0,54.10-4

    Tham khảo các loạt bài Vật lí khác:

    Bài viết cùng lớp mới nhất

    Xem thêm
    1 563 27/01/2024
    Trang trước
    Chia sẻ
    Trang sau  

    Xem thêm các chương trình khác: