Thư Viện Bài Giảng Vật Lý Đại Cương

Khi ngoại lực tác dụng làm biến dạng một vật thì bản thân vật sẽ xuất hiện một lực có xu hướng chống lại biến dạng đó. Lực ấy gọi là lực đàn hồi.

Xét biến dạng một chiều, lực đàn hồi tuân theo định luật Hooke: “Trong giới hạn đàn hồi, lực đàn hồi tỉ lệ với độ biến dạng của vật”.

\({{\overrightarrow{F}}_{\text{}h}}=-k\Delta \overrightarrow{\ell }\)    (2.19)

Trong đó: k là hệ số đàn hồi (hay độ cứng) của vật, đơn vị đo là Newton trên mét (N/m);  \( \Delta \ell  \) là độ biến dạng của vật (m); dấu “-” chứng tỏ lực đàn hồi ngược với chiều biến dạng.

Độ cứng của một vật phụ thuộc vào chiều dài ban đầu  \( \ell  \), tiết diện ngang S và bản chất của vật liệu làm ra nó:  \( k=E\frac{S}{\ell } \)      (2.20)

Trong đó E là hệ số tỉ lệ đặc trưng cho vật liệu, gọi là suất Young.

Từ (2.20) suy ra, với cùng một loại vật liệu và cùng tiết diện ngang, vật nào càng ngắn thì càng cứng. Bảng 2.2 cho biết suất Young của một số vật liệu thông dụng.

Lực đàn hồi có bản chất là lực điện từ. Vì khi biến dạng, khoảng cách giữa các phân tử thay đổi nên xuất hiện các lực hút và lực đẩy tĩnh điện giữa các phân tử.

Lực đàn hồi thể hiện rõ nhất là ở các lò xo, các dây thun. Một số dạng khác của lực đàn hồi, đó là lực căng dây, phản lực vuông góc của bề mặt tiếp xúc. Chúng ta sẽ lần lượt tìm hiểu sau hơn.

Bảng 2.2. Suất Young của vài vật liệu thông dụng