Vật lí [Vật lí 10] Chia sẻ kiến thức.

[saodo_3]

[TẶNG BẠN] TRỌN BỘ Bí kíp học tốt 08 môn
Chắc suất Đại học top - Giữ chỗ ngay!!

ĐĂNG BÀI NGAY để cùng trao đổi với các thành viên siêu nhiệt tình & dễ thương trên diễn đàn.

Chủ đề 1: Vật chìm xuống đại dương như thế nào?
​

- Câu hỏi đặt ra là: một vật chìm xuống biển (vật nặng, xác chết...) sẽ chìm đến một độ sâu nào đó rồi lơ lửng hay là chìm xuống tận đáy?

Nhiều người cho rằng vật chỉ có thể chìm đến một độ sâu nào đó rồi lơ lửng, vì áp suất trong lòng đại dương rất lớn. Nhưng đây lại là một quan niệm sai lầm.

Vật trong chất lỏng tuân theo định luật acsimet, nghĩa là nếu vật có trọng lượng riêng lớn hơn chất lỏng thì nó sẽ chìm xuống tận đáy. Ta đã biết nước là một chất lỏng rất khó nén, vì thế ngay cả ở đáy đại dương (nơi có áp suất vô cùng lớn) trọng lượng riêng của nó cũng thay đổi không đáng kể.

- Áp suất chất lỏng đóng vai trò gì?

Khi một vật có độ cao [TEX]h[/TEX] chìm hoàn toàn trong nước, áp suất nước tác dụng vào nó theo mọi phương. Áp suất tác dụng vào mặt đáy lớn hơn áp suất tác dụng vào mặt trên của vật một lượng [TEX]\Delta P[/TEX] (vì nó xa mặt thoáng hơn). Hay nói cách khác, lực ép của nước vào mặt dưới vật lớn hơn lực ép vào mặt trên một lượng [TEX]\Delta F[/TEX]. Người ta chứng minh được rằng [TEX]\Delta F[/TEX] chính bằng lực đẩy acsimet mà nước tác dụng lên vật.

Thử làm một ví dụ đơn giản với vật có dạng hình trụ nhé.

Vật có chiều cao h, tiết diện S. Áp suất chất lỏng tác dụng lên thành vật có tính đối xứng nên áp lực gây ra tự triệt tiêu nhau, chỉ còn áp lực tác dụng lên 2 mặt đáy.

Áp lực tác dụng lên đáy trên: [TEX]F = p.S = d.h_1.S[/TEX]

Áp lực tác dụng lên đáy dưới: [TEX]F' = p'.S = d.h_2.S[/TEX]

Chênh lệch áp lực: [TEX]\Delta F = d.h_2.S - d.h_1.S = d.(h_2 - h_1)S = d.h.S = d.V = F_a[/TEX]

Như vậy, lực đẩy acsimet không phải là thứ gì đó xa vời. Nó là do chênh lệch áp suất khi vật bị chìm trong chất lỏng. Nguyên nhân là do vật có kích thước.



- Chốt: Một vật chìm xuống đại dương sẽ chìm đến tận đáy cho dù đại dương đó có sâu 8 hay 10 Km đi chăng nữa. Tuy nhiên cũng phải nói thêm là vật sẽ khó mà giữ nguyên hình dạng, vì áp suất nước sẽ ép vật từ mọi phương, làm cho nó dẹp lại. Đại dương sâu 5 km thì áp suất ở đáy cỡ 51.500 KN/m2, áp suất này tương đương với khối lượng 103 tấn đè lên một bàn tay.

Những loài cá sống ở dưới sâu, cơ thể chúng tạo ra áp suất lớn để cân bằng với áp suất môi trường. Khi bị đem lên mặt nước, áp suất ngoài giảm, chính áp suất bên trong cơ thể sẽ phá nát từng tế bào và giết chết chúng. Không tin ra chợ mà xem, những con cá nào thịt nhão nhẹt chính là những con sống ở vùng nước sâu.

 

[saodo_3]

Chủ đề 2: Sức mạnh phá hủy trong va chạm.​

Trong chương trình lớp 10, chúng ta nghiên cứu vật rắn - tức giả thiết vật cứng hoàn toàn, bỏ qua nội lực bên trong vật. Va chạm đối với chúng ta chỉ đơn thuần là thay đổi vận tốc, động lượng....Nhưng ít ai ngờ rằng ẩn trong cái vẻ ngoài rắn chắc ấy là những nội lực phát sinh vô cùng lớn.

Bài toán đặt ra như thế này: Một thanh ray I20 dài 2m bằng thép được gắn chặt một đầu vào tường. Ở đầu tự do đặt một vật khối lượng Q = 30 Kg. Một vật q = 30 Kg rơi từ độ cao 13 cm rơi xuống va chạm vào Q. Tính lực lớn nhất mà thanh ray phải chịu.

Lực lớn nhất mà thanh ray chịu = lực lớn nhất khi đặt vật q trên vật Q * một hệ số k, gọi là hệ số động. Nó là hệ số đặc trưng trong va chạm.

Hệ số động trong trường hợp này tính theo công thức:

[TEX]k_d = 1 + \sqrt[]{1+\frac{2h}{\Delta (1+\frac{Q+\mu.q.l}{Q})^2}}[/TEX]

Thay các thông số cần thiết, ta sẽ tính ra được [TEX]K = 21,4[/TEX]

Như vậy, khi thả vật ở độ cao 13 cm, thanh ray sẽ chịu một lực gấp 21 lần khi nhẹ nhàng đặt vật lên nó!

Nói từ nhẹ nhàng ở đây cũng là có lí do. Bởi lẽ, nếu một vật chịu được lực 100N, nhưng ta đặt một vật có trọng lượng 100 N lên thì vật đó cũng sẽ bị phá hủy. Vì ta đặt lực đột ngôyt5, hệ số động sẽ bằng 2. Vật sẽ chịu sức nặng gấp 2 lần trọng lượng của vật.


Hệ số động ở đây phụ thuộc các yếu tố nào?

Hệ số động phụ thuộc vào độ cứng của các vật trong va chạm. Vật càng cứng, hệ số động càng lớn. Nghĩa là va chạm càng đàn hồi thì nội lực phát sinh càng lớn. Trong chương trình của chúng ta, nội lực trong va chạm chính là xung lực [TEX]\Delta P= F.\Delta t[/TEX]. Như vậy, để tránh cho vật bị phá hủy, người ta tìm cách không cho nó va chạm đàn hồi mà chuyển thành va chạm mềm. Điều này đồng nghĩa với kéo dài thời gian va chạm ---> giảm xung lực.

Nói thì nó sâu xa thế nhưng thực tế đơn giản thôi. Quả trứng rơi và viên đá, quả trứng vỡ, rơi vào đống rơm quả trứng nguyên vẹn. Đầu trần ngã xuống đường thì chấn thương, nhưng có mũ bảo hiểm thì sẽ an toàn.

Trong nhảy cao, nhảy xa, động tác khụy chân rất quan trọng. Nếu tiếp đất mà duỗi thẳng chân thì khung xương trong cơ thể người sẽ tạo ra một hệ cứng va chạm với đất. Cứ tưởng tượng, ở độ cao 13 cm, tải trọng đã gấp 21 lần thì khi nhảy lên 1m hay 1,5m rơi xuống, tải trọng mà khung xương phải chịu là bao nhiêu? Cũng may nền đất không phải là một vật cứng!

 

[congratulation11]

Thắc mắc

Xung lực (xung lượng của vật trong khoảng thời gian $\Delta t$) bằng độ biến thiên động lượng của vật trong khảng thời gian đó.
$\vec F. \Delta t=\Delta\vec p$
---> Thời gian va chạm càng dài thì xung lực càng lớn chứ ạ! :|
Sao lại:

[TEX]F=\Delta P.\Delta t[/TEX]

 

[saodo_3]

À, ghi nhầm công thức. Còn cái vấn đề em hỏi, em có thể tự suy nghĩ là hiểu thôi.

 

[saodo_3]

Chủ đề 3: Vết nứt nguy hiểm như thế nào đối với vật liệu?​

Mọi thanh thép, mọi khối bê tông, khối gỗ....dù cho bề mặt nhẵn đến đâu cũng luôn tồn tại vết nứt. Đó có thể là những vết nứt lớn (quan sát được bằng mắt thường) hoặc những vết nứt vi mô (chỉ quan sát được qua kính hiển vi, kính lúp).

Người ta làm thí nghiệm kéo hai thanh tinh thể muối NaCl tiết diện và chiều dài như nhau. Một thanh để ngoài không khí, một thanh nhúng vào nước. Kết quả rất đáng ngac nhiên, thanh trong nước bền gấp 20 lần thanh trong không khí.

Lí giải hiện tượng trên: Thanh trong không khí bị phá hủy do nội lực trong thanh tập trung ở các vết nứt li ti trên bề mặt. Thanh trong nước, do bề mặt bị nước bóc mòn liên tục nên các vết nứt bề mặt bị bào đi, khả năng chịu lực của thanh tăng lên.

Vết nứt trong các vật liệu dẻo nguy hiểm hơn trong các vật liệu dòn vì nó là một sát thủ thầm lặng. Với các vật liệu giòn như bê tông, gang, đá,...bị nứt thì khi chịu tải trọng lớn sẽ bị vỡ, bị gãy ngay vì nội lực tập trung ở đáy các vết nứt làm chúng mở rộng nhanh. Ngược lại, với thép và các kim loại nói chung, nội lực tập trung sẽ khiến đáy vết nứt chảy ra, làm tù nó, vết nứt không bị mở rộng nhanh. Nhưng nếu chịu tải trọng biến đổi liên tục, vết nứt trong thép sẽ mở rộng dần dần và đến một ngày nào đó kết cấu sẽ sập đột ngột mà không có một dự báo nào. Đây gọi là hiện tượng mỏi của thép. Đáng lưu ý là tải trọng gây mỏi nhỏ hơn rất nhiều so với tải trọng giới hạn mà kết cấu đó có thể chịu được.

Ngoài ra, vết nứt còn gây một số phá hoại gián tiếp.

VD: Với dầm bê tông cốt thép, khi vết nứt quá rộng, nước mưa sẽ len vào trong làm gỉ cốt thép. Cốt thép bị gỉ thì tiết diện chịu lực giảm, không những thế nó còn tăng thể tích khiến bê tông nứt thêm từ bên trong.

 

[saodo_3]

Chủ đề 4: Đừng bao giờ xem thường tính tương đối của chuyển động.​

Vật A chuyển động với vận tốc v so với vật B thì đối với vật A, vật B cũng có vận tốc v. Nguyên lí này tưởng chừng đơn giản nhưng nếu người ta không để tâm đến, sẽ có những hậu quả đáng tiếc.

Chuyện là ở một vùng nọ của nước Nga, người dân rất yêu thể thao. Khi có đoàn xe đua chạy qua làng, họ xúm nhau đứng hai bên đường, tung những loại nông sản do chính tay họ trồng (cam, dưa hấu, lúa mạch...) ra đường để chào mừng. Kết quả là cuộc đua phải ngừng vì tai nạn. Xe đua có vận tốc cao, nếu va phải vật gì thì cứ y như là ném vật đó vào xe với vận tốc hàng trăm km/h vậy. Gặp trúng quả dưa thì coi như lãnh đủ.

Tương tự, kẻ thù nguy hiểm nhất của các chuyến bay lại là những con chim bồ câu hiền hòa. Máy bay khi tăng tốc xong có thể đạt tới vận tốc 800 - 900 km/h. Nếu va phải một con chim thì không khác gì bị một viên đạn 200 - 300g bắn vào. Nói thế không phải bởi vì một con chim chỉ có khối lượng 200 - 300g mà là vì thứ thực sự phá hủy máy bay là các thành phần cứng như lông, xương của con chim.
Giai đoạn máy bay cất cánh và hạ cánh là giai đoạn nhảy cảm nhất. Ở các sân bay, người ta luôn có những thiết bị phát sóng đuổi chim. Khi máy bay đã cất cánh xong thì nó đạt một tầm cao mà không con chim nào có thể bay tới.

Tính tương đối khiến cho những vật vô hại trở thành những viên đạn chết người nhưng đôi khi lại khiến những viên đạn thực sự trở thành những thứ vô hại.

Một viên phi công lái máy bay quân sự thấy có một con ruồi bay bên cạnh mình. Anh ta chộp được thì phát hiện ra nó không phải con ruồi mà là một viên đạn, do máy bay anh ta đang bay cùng chiều với viên đạn.

 

[saodo_3]

Chủ đề 5: Tác hại ghê gớm của xe quá tải.​

Đường không chỉ để đi lại, nó còn là động lực phát triển kinh tế và là cầu nối văn hóa của các khu vực. Tùy theo cấp đường, biện pháp thi công...mà làm 1 tuyến đường vài km có thể tốn hàng ngàn tỷ đồng. Thế nhưng thực trạng hiện nay là nhiều tuyến đường vừa xây xong đã hỏng hóc.

Không ít người tỏ ra khó chịu khi phải đi trên những con đường đầy ổ gà, những con đường lồi lõm vệt bánh xe, và chắc hẳn cũng có không ít tai nạn xảy ra do đường xấu. Đa phần người ta sẽ nghĩ do đơn vị thi công làm ẩu, ăn bớt, cắt xén....Đó có thể cũng là một lí do, nhưng một nguyên nhân không thể không kể đến là xe quá tải.

Nếu xe chở tải gấp đôi so với tải trọng cho phép, có nghĩa là sức phá hoại của nó tương đương với 2 xe?

Thưa rằng không phải như vậy. Trong quá trình nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng xe, người ta có đưa ra công thức quy đổi trục xe. Công thức đó có dạng:

[TEX]n = A.(\frac{P_i}{P})^{4,4}[/TEX]

Với A là tích các hệ số.

Pi là tải trọng trục xe thực.

P là tải trọng trục xe thiết kế.


Như vậy, xe chở tải trọng gấp 2 lần cho phép sẽ có sức phá hoại tương đương với [TEX]2^{4,4} = 21[/TEX] xe.

100 xe quá tải chạy qua tuyến đường sẽ như 2100 xe chạy qua, đường sẽ rất nhanh bị hư hỏng.

P/s: Hi vọng các mem sau này làm tài xế không vì lợi ích cá nhân mình mà ảnh hưởng đến khối tài sản lớn của xã hội.

 

[conech123]

@ vấn đề 4: Vận tốc của máy bay = vận tốc bay của con ruồi sao?

 

[congratulation11]

@ vấn đề 4: Vận tốc của máy bay = vận tốc bay của con ruồi sao?

Ý của vấn đề ấy: Vận tốc của viên đạn so với máy bay = vận tốc của con ruồi bình thường so với người đứng trên mặt đất bắt ruồi.

Đó là do tính tương đối của chuyển động.

P/s: Cho em hỏi nick conech123 bây giờ là cựu mod hóa hay lí dùng ạ? ... :|

 

[saodo_3]

@ vấn đề 4: Vận tốc của máy bay = vận tốc bay của con ruồi sao?

Máy bay bay có vận tốc xấp xỉ với vận tốc viên đạn và bay cùng chiều với nó. Do đó người phi công thấy viên đạn dường như đứng yên.

Vận tốc viên đạn khi vừa ra khỏi nòng súng bằng vận tốc âm thanh. Thời đó máy bay chiến đấu chưa thể đạt được mức vận tốc trên, là do viên đạn bay lâu trong không khí, vận tốc giảm tương đối nhiều....

 

[conech123]

P/s: Viết nhầm viên đạn thành con ruồi .

Có lẽ chỉ là ví dụ minh họa thôi chứ em nghĩ không thể bằng. Với khi anh phi công này chộp viên đạn, liệu tay anh ta có bị làm sao không?

@Cỏngatulation11: Cả 2 em à :| Nhưng cựu mod lí vào thường xuyên hơn.

 

[anhtrangcotich]

Đấy là một câu chuyện có thật trong lịch sử chứ không phải chỉ là cái ví dụ minh họa thôi đâu.

Viên phi công người Pháp và viên đạn của Đức. Lúc đó vận tốc viên đạn chỉ cỡ 40 m/s.

Nếu không có găng tay thì tay ông ta sẽ bị bỏng.

 

[congratulation11]

Vấn đề 6: Bài toán va chạm của vật rắn.​

Va chạm của vật rắn là 1 trong những vấn đề bài tập hay trong chương trình lớp 10. Khi giải các bài toán về dạng này, khi được nâng lên ở một mức độ cao hơn... học sinh đã vướng phải không ít khó khăn. Bộ tài liệu tôi thu sưu tầm dưới đây mong rằng sẽ giúp các bạn học sinh hiểu rõ hơn bản chất bài toán va chạm, có thêm các phương pháp giải quyết vấn đề khó khăn của mình!

 

[saodo_3]

Chủ đề 7: Chế tạo kính hiển vi​

Thế giới tí hon, thế giới của những tế bào, những con trùng roi, trùng biến hình, các loại tảo,....đang tồn tại xung quanh chúng ta. Chắc hẳn trong mỗi chúng ta ai cũng từng khao khát có một chiếc kính hiển vi để khám phá nó. Nhưng, ngoài thị trường không bán kính hiển vi, và giá của nó chắc chắn không phải rẻ.

Liệu học sinh chúng ta có thể chế tạo được một chiếc kính cho riêng mình? Bài phân tích dưới đây sẽ cho mọi người câu trả lời.

- Cấu tạo của một cái kính hiển vi quang học thông thường: 2 thấu kính hội tụ: vật kính (đặt gần vật) tiêu cự từ 1 - 2 cm, thị kính (đặt gần mắt), tiêu cự 2 - 4 cm; giá đỡ và các thiết bị chỉnh.

- Nguyên lí phóng đại: Chùm sáng từ vật qua vật kính và tạo ảnh thật lớn hơn vật n lần. Ảnh thật này lọt vào khoảng tiêu cự của thị kính, cho ảnh ảo lớn hơn m lần. Tổng độ phóng đại qua kính sẽ là k = n.m.

Ngoài thị trường, chúng ta có các loại kính lúp với tiêu cự: 5 cm, 10 cm, 20 cm, 50 cm...và lớn hơn. Vậy làm thế nào để có được những thấu kính tiêu ngắn đạt yêu cầu?

Rất may là chúng ta có công thức ghép thấu kính sau: [TEX]\frac{1}{f} = \frac{1}{f_1}+\frac{1}{f_2}[/TEX]. Như vậy, hai cái kính lúp tiêu cự 5 cm ghép sát nhau sẽ được một thấu kính tiêu cự tương đương là 2,5 cm. Ghép 5 thấu kính 5 cm thì ta được hệ tương đương với 1 thấu kính tiêu cự 1 cm. Kính lúp tiêu cự ngắn nhất là loại bé nhất và rẻ nhất. Tuy nhiên, cách ghép thấu kính này gặp một số trục trặc.

Khi tiêu cự tương đương còn dài, khoảng cách giữa vật kính và thị kính quá lớn khiến ta không thể lắp giá đỡ. Còn khi ghép quá nhiều kính lúp để làm vật kính thì vật kính quá dày, vật sẽ không lọt được vào khoảng 2f của vật kính.

Các cách khác để có thấu kính tiêu cự ngắn: Trong thiết bị lazer cầm tay có một thấu kính rất bé, tiêu cự thì cũng rất ngắn, không nhớ rõ là bao nhiêu, chỉ khoảng từ 0,5 -1 cm thôi. Hoặc một số loại rượu ngoại, trong miệng chai của nó có 1 viên bi thủy tinh trong suốt, tiêu cự viên bi này cũng đủ ngắn để có thể làm vật kính.


Như vậy, xem như nguyên liệu ta đã có, việc chế tạo kính hiển vi có thể thực hiện được rồi!

Thưa rằng đó mới chỉ là khởi đầu, phần sau mới chính là phần khó nhất khiến nhiều người phải buông tay.


(Hết phần 1)

 

[saodo_3]

Tiếp....

Như vậy, vấn đề nguyên lí và nguyên liệu cơ bản đã giải quyết xong. Cái khó ở đây lại chính là làm ống kính và giá đỡ.

- Kính hiển vi không phải là một thiết bị lỏng lẻo cầm tay. Ống kính và giá đỡ phải thiết kế thật chắc chắn và sao cho điều chỉnh được khoảng giữa vật và vật kính, giữa thị kính và vật kính. Có thể cho khoảng cách giữa hai thấu kính cố định, nhưng đòi hỏi phải tính toán vị trí đặt thật chính xác, vì khoảng cách này quyết định không ít đến độ phóng đại chung của kính hiển vi.

Chọn ống kính như thế nào? Điều này phụ thuộc hoàn toàn vào độ phóng đại mà ta mong muốn.

VD:

- Thị kính tiêu cự 2,5 cm, vật kính tiêu cự 5 cm, muốn chế tạo kính hiển vi phóng đại 25 lần, qua vật kính phóng đại 5 lần, qua thị kính phóng đại 5 lần.

+ Như vậy, ta tính được khoảng cách từ vật đến vật kính là 3 cm, khoảng cách từ ảnh đến vật kính là 30 cm.
+ Khoảng cách từ ảnh này đến thị kính phải là 4 cm.

Tổng chiều dài ống kính tối thiểu là 34 cm.


- Thị kính tiêu cự 1 cm, vật kính tiêu cự 5 cm, muốn chế tạo kính hiển vi độ phóng đại 100 lần. Qua vật kính, phóng đại 10 lần, qua thị kính phóng đại 10 lần.

+ Khoảng cách từ vật đến vật kính là: 0,9 cm, khoảng cách từ ảnh đến vật kính: 90 cm.
+ Khoảng cách từ ảnh đến thị kính là: 4,5 cm.

Tổng chiều dài tối thiểu là 0,95 m (nghe có vẻ hơi điên rồ).

Nếu độ phóng đại lớn hơn thì ống kính dài hơn. Đó chính là lí do vì sao ta phải kiếm cho được thị kính tiêu cự ngắn.

Giá đỡ và ống kính nó là vấn đề kĩ thuật, những người không khéo tay khó mà làm được. Hơn nữa, thành hay bại là ở độ chính xác. Chỉ cần điều chỉnh 1 tí khoảng cách giữa kính với vật, giữa hai thấu kính thì độ phóng đại đã hoàn toàn thay đổi.


- Cảm ơn đã quan tâm theo dõi và chúc các bạn thành công!

 

[scientists]

Vấn đề 5: Tác hại ghê gớm của xe quá tải​

Không chỉ làm hỏng đường sá (ST)

Anh Phạm Đình Dũng, một tài xế có thâm niên ở Hà Nội, cho biết lái những chiếc xe vượt tải 50% hay 100% rất đáng sợ. “Chở đúng tải, nhấp phanh là ăn ngay như ý muốn, nhưng chở quá tải có khi đạp lút phanh xe cũng không kịp dừng. Chuyện gãy nhíp, nổ lốp với xe tải người khác cho là lạ nhưng giới tài xế thường hiểu là do quá tải. Mọi người thấy xe tải lớn, tiếng động cơ nặng trịch thì nên tránh xa cho an toàn. Thấy xe tải to mà không chở hàng cũng nên tránh vì tài xế toàn lái thuê, xe được chủ xe mua bảo hiểm nên cậy xe to, ra đường với suy nghĩ: mày va vào ông thì mày chết” - anh Dũng nói.
Ông Nguyễn Hữu Trí, phó cục trưởng Cục Đăng kiểm VN, cho biết ngoài tác hại với cầu đường, chở quá tải sẽ làm xe xuống cấp nhanh hơn khi động cơ luôn hoạt động với công suất cao, làm hao mòn hư hỏng nhanh các thiết bị, hệ thống lái, hệ thống phanh, hệ thống truyền động, lốp xe... Như vậy, tuổi thọ sử dụng của xe giảm, làm gia tăng chi phí và số lần bảo dưỡng. Chở quá tải, động cơ làm việc ở công suất cao sẽ xả nhiều khí thải gây ô nhiễm cao hơn hẳn so với chở đúng thiết kế.
“Cơi nới thùng xe, chở vật liệu có ngọn cũng làm rơi vãi đất đá gây ô nhiễm môi trường và nguy hiểm cho phương tiện khác. Với những đoạn đường qua khu dân cư đông đúc, xe quá tải cũng làm tăng tiếng ồn, khói xe. Tòa nhà của Cục Đăng kiểm nhiều khi cũng rung khi xe quá tải chạy trên đường Phạm Hùng trước mặt” - ông Trí cho biết.

 

[saodo_3]

Chủ đề 8: Về độ lệch tâm của tải trọng.​

- Độ lệch tâm của tải trọng hiểu đơn giản như là tải trọng đặt không đúng tâm hoặc không trùng với trục quay. Dưới đây là hai ví dụ:

Trường hợp 1. Một bánh đà có trọng tâm tại O và trục quay thì lại tại A, cách O một khoảng e. Như vậy, độ lệch tâm của bánh đà là e.

Trường hợp 2, một cây cột có mặt cắt thay đổi, trọng lượng P. Trọng lượng này lệch một khoảng e so với tâm của mặt chân đế.

Ta sẽ tìm hiểu độ lệch tâm trong trường hợp 1.



Độ lệch tâm này có ý nghĩa gì?

- Về mặt tích cực: Đối với các loại máy có chuyển động quay, độ lêch tâm gây ra lực động biến đổi theo thời gian. (Tải trọng động là tải trong tăng giảm theo thời gian).

Ta sẽ làm rõ hơn vấn đề này thông qua một ví dụ sau:

+ Xét một vật nặng khối lượng [TEX]m= 5Kg[/TEX] được gắn vào trục quay thông qua một thanh nhẹ có chiều dài [TEX]e = 2 cm[/TEX]. Tính lực lớn nhất và nhỏ nhất tác dụng lên trục quay khi nó quay với tốc độ:
[TEX]\omega = 200 rad/s[/TEX]

Nhận xét: Bài toán này hoàn toàn tương tự với bài một bánh đà có trọng tâm lệch 2 cm.

Ta có thể dùng kiến thức lớp 10 để tính như sau:

[TEX]N_{max} - mg = m\omega^2.e[/TEX] (ứng với vị trí thấp nhất).

[TEX]mg - N_{min} = m\omega^2.e[/TEX] (ứng với vị trí cao nhất).

Tính ra [TEX]N_{max} = 4050 N[/TEX], [TEX]N_{min} = -3950 N[/TEX].

Ta có thể thấy, lực này lớn hơn nhiều lần so với trọng lực vật. Người ta ứng dụng nguyên lí này để làm máy lu, máy đầm, búa máy. Cấu tạo bên trong của chúng bao gồm cách bánh lệch tâm như hình trên.

Người ta có thể điều chỉnh tải trọng thông qua điều chỉnh tốc độ quay. Ví dụ, muốn tăng lực nén lên 4 lần, thay vì dùng một cái bánh lu nặng gấp 4 lần người ta chỉ việc cho trục quay quay với tốc độ gấp đôi.



- Về mặt tiêu cực:

Tải trọng biến đổi theo thời gian là kẻ thù của các thanh thép. Tải trọng này gây ra hiện tượng "mỏi", làm gãy trục quay sau một thời gian hoạt động. Chính vì thế, trên một trục quay người ta luôn tìm cách bố trí đối xứng các chi tiết, hoặc thêm một số chi tiết khác có vai trò làm "đối trọng".

Hơn nữa, độ lệch tâm lại gây rung, gây ồn khi động cơ hoạt động. Động cơ chạy êm hay không phụ thuộc vào độ lệch tâm của Roto nhiều hay ít. Trong quá trình chế tạo, người ta đã phải rất chú ý đến vấn đề này.


*) Chốt: Khi đi mua bơm nước, máy giặt, quạt... cần thử cho nó chạy trước xem nó chạy êm không. Nếu rung quá thì "A, cái này lệch tâm nhiều đây, tôi không mua đâu!"

 

[saodo_3]

Chủ đề 9. Cốt thép và bê tông.​

Cụm từ "bê tông cốt thép" hẳn không xa lạ gì với mọi người nữa. Cầu, đường, nhà cửa, cột điện....đều làm bằng bê tông cốt thép. Tại sao người ta phải cho cốt thép vào bê tông và cho như thế nào mới hợp lí? Sau đây ta sẽ làm rõ vấn đề này.

- Bê tông là một vật liệu chịu nén tốt, chịu kéo kém.

Trong chương trình lớp 10, chúng ta học về vật rắn với tư cách là những vật không biến dạng. Nhưng thực tế, một vật dù cứng đến đâu cũng bị biến dạng khi chịu tải trọng. Một khối bê tông sẽ bị biến dạng như thế nào khi chịu tải?

Xét một khối bê tông có mặt cắt hình chữ nhật chịu uốn kê trên 2 khối kê. Khi chịu lực, khối bê tông sẽ bị biến dạng như hình vẽ.

Tiết diện tấm bê tông sẽ chia thành 2 thớ: Thớ trên bị co ngắn lại (bê tông bị nén), thớ dưới lại bị kéo dãn ra (bị kéo). Ở giữa không biến dạng (người ta gọi là trục trung hòa).

Bản chất của bê tông chịu nén tốt (cỡ từ 25 - 50 MPa) nhưng lại chịu kéo kém. Như vậy, khi thớ trên chưa bị nén vỡ thì thớ dưới đã bị nứt, dầm bê tông sẽ bị gãy.

Để khắc phục điều này, người ta thêm vào thớ dưới các sợi cốt thép để cốt thép cùng chịu lực với bê tông.


Thép là loại vật liệu chịu kéo và nén đều tốt (cỡ 250 - 345 MPa) nhưng giá cả đắt đỏ.

Như vậy, khi bê tông thớ dưới bị nứt, cốt thép sẽ hoàn toàn chịu lực kéo, còn bê tông phía trên chịu nén.


*) Không phải mọi trường hợp cốt thép đều được đặt ở thớ dưới. Tùy vào cách kê khối bê tông mà thớ trên hay thớ dưới sẽ chịu nén. Mỗi cách kê cho ta một cách bố trí cốt thép.

VD:

Việc bố trí hợp lí cốt thép sẽ tăng khả năng chịu lực của thanh bê tông lên khoảng 5 lần.

*) Cũng lưu ý thêm đây là cốt thép chịu lực chính. Trong một khối bê tông còn có các loại cốt thép cấu tạo, cốt đai, tiết diện nhỏ hơn cốt chịu lực.

Lý giải thêm: Vì sao ray đường tàu có hình dạng mặt cắt giống chữ I.

Thực ra mặt cắt chữ I là mặt cắt dùng rất phổ biến cho các thanh chịu uốn.

Theo định luật Hook, biến dạng tỉ lệ thuận với lực. Khi một thanh bị uốn, mép dưới và mép trên của nó bị biến dạng nhiều nhất nên lực sẽ là lớn nhất (càng xa trục trung hòa, chịu lực càng lớn). Tiết diện chữ I đưa vật liệu chịu lực ra xa trục trung hòa nên là tiết diện chịu lực hợp lí nhất.

Hứa hẹn: Phần sau chúng ta sẽ tìm hiểu thêm về khái niệm momen.

 

[saodo_3]

Chủ đề 10: Momen là gì?​

Một cục sắt nặng 15 kg, chúng ta nâng lên không khó, nhưng để nâng một cái hộp rỗng, kích thước: dài x rộng x cao = 5x5x5 m cũng nặng 15 kg thì lại là cả một vấn đề. Một thanh dài 5 m nặng chỉ 5 kg, ta cầm ở giữa giữ cho thanh nằm ngang thì dễ, nhưng cầm môt đầu thì lại là một điều không tưởng. Tất cả đều do momen!

- Trong chương trình học, ta hiểu nôm na momen đối với một trục là đại lượng đặc trưng cho khả năng xoay quanh trục đó, bằng tích của lực và cánh tay đòn.

Hiểu rộng ra, momen là đại lượng đặc trưng cho sự lệch tâm của tải trọng. Chính sự lệch tâm này gây xoay. Độ lớn: [TEX]M = F.e[/TEX] với e là độ lệch tâm. (Độ lệch tâm là gì thì đã trình bày ở chủ đề trước).

- Ý nghĩa của momen là gì?

Trong cơ học vật rắn không biến dạng, ta xem vật cứng hoàn toàn, do đó momen chỉ được đánh giá là gây quay cho vật.

Trong cơ học vật rắn có xét tới nội lực và biến dạng, momen phản ánh được sự phân bố nội lực trong vật.

Khi chịu lực, không phải tất cả các bộ phận của vật đều chịu một lực như nhau. Có thể hình dung thế này: Nếu đem một khúc gỗ nặng 100 Kg đưa cho 4 người khiêng. Về mặt lí thuyết thì mỗi người chỉ phải chịu một tải 25 kg, nhưng kì thực, trong 4 người, có người chỉ kê vai vào chứ không khiêng, có người khiêng vượt quá khả năng, cũng có người không những không khiêng mà còn phải đè khúc gỗ xuống.

Như vậy, một vật chịu lực có sinh ra momen (lực lệch tâm) thì nội lực trên các bộ phận của vật sẽ có sự phân hóa. Có thể có những bộ phận chịu lực quá khả năng, có thể có những bộ phận hoàn toàn không chịu lực và những bộ phận chịu lực ngược với yêu cầu. Momen càng lớn, sự phân hóa ấy càng rõ rệt.

Một thanh nối cứng vào tường chịu momen thì trên mặt cắt của thanh, nội lực sẽ phân bố dạng như thế này:

Khi ta dùng tay cầm một đầu thanh, lực mà tay ta phải chịu phân bố thế này:

Mép bàn tay chịu lực quá lớn và ngược chiều nhau, trong khi lòng bàn tay hầu như không chịu lực.

Chốt: Momen phản ánh sự phân bố nội lực không đều, là chính là tác nhân chính gây uốn, gây gãy các thanh.

- Để giảm ảnh hưởng của momen, người ta có thể giảm độ lệch tâm hoặc thay đổi cách liên kết trong kết cấu.

 

[conech123]

Chủ đề này cũng khá hay. Tìm mãi mới thấy chữ chốt, mà lại trong phần chốt lại chỉ có một dòng == thất vọng nhẹ. :v
Tóm lại viết hơi lan man, cảm giác hiểu mà như chưa hiểu. Với trình bày hình như chưa hấp dẫn lắm, may có mấy cái hình nhìn khá thú vị.

Đòi hỏi cao he )