Mục lục. Một con lắc lò xo treo thẳng đứng. Lực đàn hồi và lực phục hồi (lực kéo về) TH1: Kích thích làm cho biên độ dao động A > Δl. TH2: Kích thích làm cho biên độ dao động A < Δl. Thời gian lò xo bị dãn (hoặc bị nén) trong 1 chu kỳ. Bài toán về con lắc lò xo. 24/08/2022 249 Một con lắc lò xo treo thẳng đứng. Kích thích cho con lắc dao động điều hòa theo phương thẳng đứng. Chu kì và biên độ dao động của con lắc lần lượt là 0,4 s và 8 cm. Chọn trục x'x thẳng đứng chiều dương hướng xuống, gốc tọa độ tại vị trí cân bằng, gốc thời gian t = 0 khi vật qua vị trí cân bằng theo chiều dương. Một con lắc lò xo treo thẳng đứng có K = 100N/m, khối lượng quả nặng m = 400g . Từ vị trí cân bằng đưa vật đến vị trí lò xo bị nén 4cm rồi thả nhẹ. Chọn gốc tọa độ ở vị trí cân bằng, chiều dương hướng xuống, t = 0 khi thả vật.Phương trình dao động là . H Bài tập 11: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng. Kích thích cho con lắc dao động điều hòa theo phương thẳng đứng. Chu kì và biên độ dao động của con lắc lần lượt là 0,4 s và 8 cm. Chọn trục x'x thẳng đứng chiều dương hướng xuống, gốc tọa độ tại vị trí cân bằng, gốc thời gian t = 0 khi vật qua vị trí cân bằng theo chiều dương. Một con lắc lò xo treo thẳng đứng đang dao động điều hòa với biên độ A. Trong quá trình dao động, lò xo đạt chiều dài cực đại là 60 cm, đạt chiều dài cực tiểu là 30 cm. Giá trị của A bằng. . CON LẮC LÒ XO TREO THẲNG ĐỨNG 1. Mô tả hiện tượng 1 2 3 O x O x l 0 l CB P → F → dh x Δl 0 -Δl 0 - Dao động của con lắc lò xo treo thẳng đứng được mô tả qua 3 giai đoạn như hình vẽ trên. + Giai đoạn 1 Khi chưa treo vật, lò xo không biến dạng và có chiều dài tự nhiên ℓ0 + Giai đoạn 2 Khi treo vật, vật ở vị trí cân bằng, lò xo dãn Δℓ0 + Giai đoạn 3 Kích thích cho vật dao động thì vật dao động điều hòa quanh vị trí cân bằng O - Tần số góc giống như con lắc lò xo nằm ngang \\omega = \sqrt{\dfrac{k}{m}}\ 2. Phân tích hiện tượng - Ở giai đoạn 2 Vật ở VTCB, lò xo dãn \\Delta \ell_0\ + Chiều dài của lò xo \\ell_{CB}=\ell_o+\Delta \ell_0\ + Vật ở VTCB nên \\overrightarrow{P}+\overrightarrow{F_{dh}} = \overrightarrow{0} \Rightarrow P = F_{dh} \Rightarrow mg = k\Delta \ell_0 \Rightarrow\Delta \ell_0 = \frac{mg}{k}\ 1 - Giai đoạn 3 Vật dao động điều hòa quanh O, khi vật có li độ x, ta có + Chiều dài lò xo \\ell=\ell_{CB}+x= \ell_0+\Delta \ell_0+x\ + Độ biến dạng của lò xo \\Delta \ell = \Delta \ell_0+x\ + Lực đàn hồi \F_{dh} = k\Delta \ell = k\Delta \ell_0+x\ 2 + Lực hồi phục \F_{hp} = kx\ - Nhận xét + Để nhớ các công thức trên, các bạn chỉ cần nhớ hình vẽ biểu thị 3 giai đoạn ở trên rồi tự suy ra. + Từ 1 ta suy ra \\dfrac{k}{m} = \dfrac{g}{\Delta \ell _ 0}\Rightarrow \omega = \sqrt{\dfrac{g}{\Delta \ell_0}}\ + Từ 2 ta suy ra \F_{dhmax}=k\Delta \ell_0+A\ khi vật ở vị trí thấp nhất + Nếu \\Delta \ell_0 > A\ Trong quá trình dao động, lò xo luôn dãn, khi đó \F_{dhmin}=k\Delta \ell_0 - A\ khi vật ở vị trí cao nhất + Nếu \\Delta \ell_0 \leq A\ Trong quá trình dao động, lò xo dãn khi \x>-\Delta \ell_0\, lò xo nén khi \x \Delta \ell_0 8 > 4\ nên lực đàn hồi đạt cực tiểu tại \x=-\Delta \ell_0 = -4cm\ Áp dụng công thức độc lập ta có Vận tốc \v=\pm\omega\sqrt{A^2-x^2}=\pm5\pi\sqrt{8^2-4^2}=\pm20\sqrt 3\pi\cm/s Gia tốc \a=-\omega^2x= -5\pi^2.-4=1000\cm/s2 = 10m/s2 d Lò xo không biến dạng tại li độ \x=-\Delta l_0 = -4cm.\ Bài toán trở thành tính thời gian ngắn nhất khi vật qua VTCB theo chiều dương đến khi li độ bằng -4cm. Biểu diễn bằng véc tơ quay ta có x 8 -8 o -4 M N Véc tơ quay xuất phát tại M và kết thúc ở N, nên góc quay được \\alpha = 180+30 = 210^0\ Thời gian \t=\dfrac{210}{360}T = \frac{7T}{12}\ Chu kì \T=\dfrac{2\pi}{\omega}=\dfrac{2\pi}{5\pi}=0,4s\ Suy ra \t= \dfrac{ e Lò xo nén khi \x \\ell=50cm\ hoặc \\ell=58cm\ i Lực đàn hồi cực đại \F_{dhmax}=k.\Delta \ell_0+A=100.0,04+0,08=12N\ Lực đàn hồi cực tiểu \F_{dhmin}=0\ Do \A>\Delta \ell_0\ k Độ lớn lực hồi phục bằng lực đàn hồi suy ra \kx=k\Delta \ell_0+x\Rightarrowx=4+x\Rightarrow -x=4+x\Rightarrow x=-2cm.\ Như vậy, tại li độ x = -2cm thì độ lớn lực đàn hồi và lực hồi phục bằng nhau. Một con lắc lò xo thẳng đứng và một con lắc đơn được tích điện có cùng khối lượng m, điện tích q. Khi dao động điều hòa không có điện trường thì chúng có cùng chu kì T1 = T2. Khi đặt cả hai con lắc trong cùng điện trường đều có vectơ cảm ứng từ nằm ngang thì độ giãn của con lắc lò xo tăng 1,44 lần, con lắc đơn dao động điều hòa với chu kì là 5/6 s. Chu kì dao động của con lắc lò xo trong điện trường là A. 5/6 s B. 1 s C. 1,44 s D. 1,2 s Đáp án B Trong điện trường độ dãn của con lắc lò xo tăng lần chứng tỏ gia tốc toàn phần \g_s=1,44g\ với g là gia tốc trọng trường khi chưa đặt 2 con lắc trong điện trườngCông thức tính chu kì \T_{2s}\ của con lắc đơn trong điện trường là \T_{2s}=2\pi\sqrt{\dfrac{l}{g_s}} \ =\\dfrac{T_2}{1,2}\\\Rightarrow T_2=1,2T_{2s}=1,2\dfrac{5}{6}=1s=T_{1s}\ vì chu kì của con lắc lò xo không bị ảnh hưởng bởi điện trườngVậy đáp án cần tìm là B 1s. Chúc các bạn thành công. Ban đầu lò xo giãn một đoạn l0, sau khoảng thời gian thả rơi lò xo và vật → lò xo co về trạng thái không biến dạng. Khi ta giữ cố định điểm chính giữa của lò xo, con lắc sẽ dao động quanh vị trí cân bằng mới. + Khi giữ cố định điểm chính giữa của lò xo, phần lò xo tham gia vào dao động có độ cứng \k = 2{k_0} = 50\ N/m. → Tần số góc của dao động \\omega = \sqrt {\frac{k}{m}} = \sqrt {\frac{{50}}{{0,1}}} = 10\sqrt 5 \ rad/s → T=0,28s. → Độ biến dạng của lò xo tại vị trí cân bằng mới \\Delta l = \frac{{mg}}{k} = \frac{{0, = 2\ cm. + Vận tốc của con lắc tại thời điểm t1 là \{v_0} = g{t_1} = {15} = 0,2\sqrt {15} \ m/s. → Biên độ dao động của con lắc \A = \sqrt {\Delta {l^2} + {{\left {\frac{{{v_0}}}{\omega }} \right}^2}} = \sqrt {{2^2} + {{\left {\frac{{20\sqrt {15} }}{{10\sqrt 5 }}} \right}^2}} = 4\ cm. + Ta chú ý rằng tại thời điểm t1 vật ở vị trí có li độ x=A/2=2cm → sau khoảng thời gian \\Delta t = {t_2} - {t_1} = \frac{T}{4} = 0,07\ s vật đi vị trí có li độ \\left x \right = \frac{{\sqrt 3 }}{2}A \Rightarrow v = \frac{{{v_{max}}}}{2} = \frac{{\omega A}}{2} = \frac{{ 5 }}{2} = 20\sqrt 5 \approx 44,7\ Trang chủLớp 12Một con lắc lò xo được treo trên trần một thang máy. Khi thang máy đứng yên thì con lắc được kích thích dao động điều hòa theo phương thẳng đứng với chu kỳ 0,4 s, biên độ 5 em. Vừa lúc quả cầu của con lắc đang đi qua vị trí lò xo không biến dạng theo chiều từ trên xuống thì thang máy chuyền động nhanh dần đều đi lên với gia tốc có độ lớn 5 m/s”. Lấy g=” =10 m/s?. Sau đó con lắc dao động với biên độ làMột con lắc lò xo được treo trên trần một thang máy. Khi thang máy đứng yên thì con lắc được kích thích dao động điều hòa theo phương thẳng đứng với chu kỳ 0,4 s, biên độ 5 em. Vừa lúc quả cầu của con lắc đang đi qua vị trí lò xo không biến dạng theo chiều từ trên xuống thì thang máy chuyền động nhanh dần đều đi lên với gia tốc có độ lớn 5 m/s”. Lấy g=” =10 m/s?. Sau đó con lắc dao động với biên độ làCập nhật ngày 13-04-2023Chia sẻ bởi Bùi Việt HàABCDChủ đề liên quan

một con lắc lò xo thẳng đứng