Tóm tắt lý thuyết
1. Lực xuất hiện trong sự co dãn vì nhiệt
1.1. Quan sát thí nghiệm
Thí nghiệm 1:
- Dùng bông tẩm cồn đốt nóng thanh thép đã được lắp trên giá và chặn chốt ngang
- Nhận xét:
- Sau khi thanh thép đốt nóng, thép nở ra bẻ gãy chốt ngang
- Thanh thép nở dài ra khi nóng lên.
- Hiện tượng xảy ra chứng tỏ khi dãn nở vì nhiệt, nếu bị ngăn cản thanh thép có thể sinh ra một lực rất lớn
Thí nghiệm 2:
Lắp chốt ngang sang bên phải gờ chặn, dùng khăn lạnh làm nguội thanh thép
Nhận xét: Chốt ngang cũng bị bẻ gãy
1.3. Rút ra kết luận
a. Khi thanh thép nở ra vì nhiệt nó gây ra lực rất lớn.
b. Khi thanh thép co lại vì nhiệt nó cũng gây ra lực rất lớn
⇒ Sự co dãn vì nhiệt khi bị ngăn cản có thể gây ra những lực rất lớn.
2. Băng kép
2.1. Quan sát thí nghiệm
- Băng kép gồm hai thanh kim loại khác nhau (VD: đồng và thép), được tán chặt vào nhau theo chiều dài của thanh tạo thành băng kép.
- Giả sử hơ nóng băng kép trong trường hợp mặt đồng ở phía dưới.
- Sau đó đổi cho mặt thép ở phía dưới, hơ nóng lại băng kép
2.2. Trả lời câu hỏi
- Đồng và thép nở vì nhiệt như nhau hay khác nhau?
- Đồng và thép nở vì nhiệt khác nhau
- Khi hơ nóng, băng kép cong về phía nào? Tại sao?
- Khi hơ nóng, băng kép cong về phía thanh đồng. Đồng dãn nở vì nhiệt nhiều hơn thép nên thanh đồng dài hơn nằm phía ngoài vòng cung
- Băng kép đang thẳng, nếu làm nó lạnh đi thì nó có bị cong không? Nếu có thì nó cong về thanh thép hay thanh đồng? Tại sao?
- Băng kép đang thẳng, nếu làm nó lạnh đi thì nó có bị cong về phía thanh thép. Đồng co lại vì nhiệt nhiều hơn thép nên thanh đồng ngắn hơn, thanh thép dài hơn sẽ nằm ngoài vòng cung.
Bài tập minh họa
Bài 1:
Tại sao chỗ tiếp nối hai đầu thanh ray đường tàu hỏa. Em có nhận xét gì? Tại sao người ta phải làm như thế?
Hướng dẫn giải:
Giữa hai đầu thanh ray có để một khe hở. Khi nhiệt độ tăng cao đường ray nở dài ra.
Do đó nếu không để khe hở, sự nở vì nhiệt của đường ray bị ngăn cản sẽ gây ra lực rất lớn làm hỏng đường ray.
Bài 2:
Tại sao khi rót nước nóng vảo cốc thủy tinh dày thì cốc dễ vỡ hơn là rót vào cốc thủy tinh mỏng?
Hướng dẫn giải:
Khi rót nước vào cốc thuỷ tinh dày thì lớp thuý tinh bên trong tiếp xúc với nước, nóng lên trước và dãn nở, trong khi lớp thuỷ tinh bên ngoài chưa kịp nóng lên và chưa dãn nở.
Kết quả là lớp thuỷ tinh bên ngoài chịu lực tác dụng từ trong ra và cốc bị vỡ. Với cốc mỏng, thì lớp thuỷ tinh bên trong và bên ngoài nóng lên và dãn nở đồng thời nên cốc không bị vở.
Bài 3:
Chọn từ thích hợp: khác nhau, nhiều hơn, ít hơn, lực rất lớn, ngăn cản để điền vào chỗ trống của các câu sau:
A. Các chất rắn khác nhau nơ vì nhiệt...
B. Đồng nở vì nhiệt... sắt và ... nhôm.
C. Khi dãn nở vì nhiệt nếu bị .... thanh thép có thế gây ra
D. Khi co lại vì nhiệt nếu bị ... thanh thép có thể gây ra lực rất lớn.
Hướng dẫn giải:
A. Các chất rắn khác nhau nở vì nhiệt khác nhau.
B. Đồng nở vì nhiệt nhiều hơn sắt và ít hơn nhôm.
C. Khi dãn nở vì nhiệt nếu bị ngăn cản thanh thép có thể gây ra lực rất lớn.
D. Khi co lại vì nhiệt nếu bị ngăn cản, thanh thép có thể gây ra lực rất lớn.
Câu hỏi trắc nghiệm (5 câu):
Câu 1: Chọn từ thích hợp để điền vào chỗ trống : Khi co lại vì nhiệt , nếu bị ... thanh thép có thể gây ra lực rất lớn.
A. ngăn cản
B. khác nhau nhiều
C. khác nhau ít
D. lực tác dụng
Đáp án đúng: A
Khi co lại vì nhiệt , nếu bị ngăn cản thanh thép có thể gây ra lực rất lớn.
Câu 2: Ba cốc thuỷ tinh giống nhau, ban đầu cốc A đựng nước đá, cốc B đựng nước nguội (ở nhiệt độ phòng), cốc c đựng nước nóng. Đổ hết nước và rót nước sôi vào cả ba cốc. Cốc nào dễ vỡ nhất? Hãy chọn câu trả lời đúng:
A. Cốc A dễ vỡ nhất
B. Cốc B dễ vỡ nhất
C. Cốc C dễ vỡ nhất
D. Không có cốc nào dễ vỡ
Đáp án đúng: A
Câu A là câu trả lời đúng, cốc A dễ vỡ nhất.
Câu 3: Băng kép đang thẳng. Nếu làm cho lạnh đi thì nó bị cong về phía thanh thép hay thanh đồng? Tại sao?
A. Cong về phía thanh đồng vì đồng co vì nhiệt ít hơn thanh thép.
B. Cong về phía thanh đồng vì đồng co vì nhiệt nhiều hơn thanh thép.
C. Cong về phía thanh đồng vì đồng nở vì nhiệt nhiều hơn thanh thép.
D. Cong về phía thanh thép vì đồng co vì nhiệt nhiều hơn thanh thép.
Đáp án đúng: B
Băng kép đang thẳng, nếu làm cho lạnh đi thì nó bị cong về phía thanh đồng vì đồng co vì nhiệt nhiều hơn thanh thép.
Câu 4: Tại sao gạch lát ở vỉa hè có khoảng cách giữa các viên gạch lớn hơn so với các viên gạch được lát trong nhà? Hãy chọn câu trả lời đúng nhất
A. Vì ngoài trời thời tiết rất nóng, phải chừa khoảng cách để có sự giãn nở giữa các viên gạch
B. Vì lát như thế là rất lợi gạch.
C. Vì lát như thế mới hợp với mỹ quan thành phố
D. Các phương án đưa ra đều đúng.
Đáp án đúng: A
Chọn đáp án A
Vì ngoài trời thời tiết rất nóng, phải chừa khoảng cách để có sự giãn nở giữa các viên gạch
Câu 5: Có nhận xét gì về mối quan hệ giữa độ dày của cốc thủy tinh và độ bền của cốc? Hãy chọn câu trả lời đúng
A. Không có mối quan hệ gì giữa độ bền của cốc và độ dày của thủy tinh làm cốc.
B. Cốc thủy tinh mỏng bền hơn cốc thủy tinh dày vì sự dãn nở vì nhiệt ở mặt trong và mặt ngoài của cốc xảy ra gần như cùng một lúc.
C. Hai cốc bền như nhau vì cùng có độ giãn nở vì nhiệt như nhau
D. Cốc thủy tinh dày bền hơn cốc thủy tinh mỏng vì được làm từ nhiều thủy tinh hơn.
Đáp án đúng: B
Chọn đáp án B
Cốc thủy tinh mỏng bền hơn cốc thủy tinh dày vì sự dãn nở vì nhiệt ở mặt trong và mặt ngoài của cốc xảy ra gần như cùng một lúc.
Hướng dẩn giải bài tập trong sách bài tập
1. Tại sao khi rót nước nóng ra khỏi phích nước (bình thay), rồi dậy nút lại ngay thì nút hay bị bật ra? Làm thế nào dể tránh hiện tượng này?
Hướng dẫn
Khi rót nước ra có một lượng không khí ở ngoài tràn vào phích. Nếu dậy nút ngay thì lượng khí này sẽ bị nước trong phích làm cho nóng lên, nở ra và có thể làm bật nút phích. Để tránh hiện tượng này, không nên đậy nút ngay mà chờ cho lượng khí tràn vào phích nóng lên, nở ra và thoát ra ngoài một phần mới đóng nút lại.
2. Tại sao khi rót nước nóng vảo cốc thủy tinh dày thì cốc dễ vỡ hơn là rót vào cốc thủy tinh mỏng?
Hướng dẫn
Khi rót nước vào cốc thuỷ tinh dày thì lớp thuý tinh bên trong tiếp xúc với nước, nóng lên trước và dãn nở, trong khi lớp thuỷ tinh bên ngoài chưa kịp nóng lên và chưa dãn nở. Kết quả là lớp thuỷ tinh bên ngoài chịu lực tác dụng từ trong ra và cốc bị vỡ. Với cốc mỏng, thì lớp thuỷ tinh bên trong và bên ngoài nóng lên và dãn nở đồng thời nên cốc không bị vở.
3. Để ghép chặt hai tấm kim loại vào nhau người ta thường dùng phương pháp tán rivê. Nung nóng đỏ dinh rivê rồi đặt nhanh vào lỗ xuyên qua hai tấm kim loại. Dùng búa tán đầu rivê còn lại cho bẹp ra. Khi nguội, đinh rivê sẽ xiết chặt hai tấm kim loại. Hãy giai thích tại sao?
Hướng dẫn
Khi nguội đi, thanh rivê co lại, giữ chặt hai tấm kim loại.
