Câu hỏi:
2 năm trước

Con lắc lò xo gồm lò xo có độ cứng \(200N/m\) , quả cầu $m$ có khối lượng \(1kg\) đang dao động điều hòa theo phương thẳng đứng với biên độ \(12,5cm\). Khi quả cầu xuống đến vị trí thấp nhất thì có một vật nhỏ khối lượng \(500g\) bay theo phương trục lò xo, từ dưới lên với tốc độ \(6m/s\) tới dính chặt vào M. Lấy \(g{\rm{ }} = {\rm{ }}10m/{s^2}\). Sau va chạm , hai vật dao động điều hòa. Biên độ dao động của hệ hai vật sau va chạm là :

Trả lời bởi giáo viên

Đáp án đúng: b

- Ở vị trí cân bằng lò xo dãn một đoạn $∆l$

Ta có: $k\Delta l = mg \to \Delta l = \dfrac{{mg}}{k} = \dfrac{{1.10}}{{200}} = 0,05m = 5cm$

- Khi quả cầu đến vị trí thấp nhất thì lò xo đang dãn đoạn: \(A{\rm{ }} + {\rm{ }}\Delta l = {\rm{ }}12,5{\rm{ }} + {\rm{ }}5{\rm{ }} = {\rm{ }}17,5cm\) và vận tốc của vật bằng \(0\).

+ Sau khi va chạm vận tốc hai vật là: \(mv = \left( {m + M} \right)v' \leftrightarrow 0,5.6 = 1,5.v' \to v' = 2m/s\)

Sau đó hai vật dao động điều hòa, vị trí cân bằng lò xo dãn \(\Delta l'\) với : \(k\Delta \ell ' = (m + M)g \Rightarrow \Delta \ell ' = 0,075m = 7,5cm\)

Vậy khi \(x = 10cm,{\rm{ }}v' = 2m/s\), \(\omega ' = \sqrt {\dfrac{k}{{M + m}}}  = \sqrt {\dfrac{{400}}{3}} rad/s\)

Áp dụng công thức độc lập: \({A^2} = {x^2} + \dfrac{{{v^2}}}{{{\omega ^2}}} \Rightarrow A = 0,2m = 20cm\)

Hướng dẫn giải:

+ Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: \(\overrightarrow p  = \overrightarrow {p'} \)

+ Sử dụng hệ thức độc lập với thời gian của A-x-v: \({A^2} = {x^2} + \dfrac{{{v^2}}}{{{\omega ^2}}}\)

Câu hỏi khác