Con lắc lò xo nằm ngang dao động điều hòa với năng lượng là 0,2J. Khi lực đàn hồi của lò xo có độ lớn là \(\sqrt 2 \,\,N\) thì động năng bằng với thế năng. Thời gian lò xo bị nén trong một chu kì là 0,5s. Tốc độ dao động cực đại của vật gần nhất với giá trị? (đơn vị cm/s)
Trả lời bởi giáo viên
Năng lượng của con lắc là:
\({\rm{W}} = \dfrac{1}{2}k{A^2} = 0,2\,\,\left( J \right)\,\,\left( 1 \right)\)
Khi động năng bằng thế năng, ta có:
\({{\rm{W}}_d} = {{\rm{W}}_t} \Rightarrow \left| x \right| = \dfrac{A}{{\sqrt 2 }}\)
Độ lớn lực đàn hồi của lò xo là:
\({F_{dh}} = k\left| x \right| \Rightarrow \sqrt 2 = k\dfrac{A}{{\sqrt 2 }}\,\,\left( 2 \right)\)
Chia hai vế phương trình (1) và (2) ta có:
\(\dfrac{{0,2}}{{\sqrt 2 }} = \dfrac{A}{{\sqrt 2 }} \Rightarrow A = 0,2\,\,\left( m \right) = 20\,\,\left( {cm} \right)\)
Thời gian lò xo bị nén trong 1 chu kì là:
\(\dfrac{T}{2} = 0,5\,\,\left( s \right) \Rightarrow T = 1\,\,\left( s \right)\)
Tốc độ dao động cực đại của vật là:
\({v_{\max }} = \omega A = \dfrac{{2\pi }}{T}.A = \dfrac{{2\pi }}{1}.20 \approx 125,66\,\,\left( {cm/s} \right)\)
Hướng dẫn giải:
Năng lượng của con lắc lò xo: \({\rm{W}} = \dfrac{1}{2}k{A^2}\)
Động năng bằng thế năng: \({{\rm{W}}_d} = {{\rm{W}}_t} \Leftrightarrow x = \pm \dfrac{A}{{\sqrt 2 }}\)
Độ lớn lực đàn hồi: \({F_{dh}} = \left| {kx} \right|\)
Thời gian lò xo bị nén trong 1 chu kì là \(\dfrac{T}{2}\)
Tốc độ cực đại: \({v_{\max }} = \omega A = \dfrac{{2\pi }}{T}.A\)