Một con lắc gồm lò xo nhẹ có độ cứng \(k{\rm{ }} = {\rm{ }}50{\rm{ }}N/m\) một đầu cố định, đầu kia gắn với một vật nhỏ khối lượng \({m_1} = {\rm{ }}m\) đặt trên mặt phẳng nằm ngang không ma sát. Ban đầu kéo lò xo dãn một đoạn \(10cm\) rồi buông nhẹ để $m$ dao động điều hòa. Ở thời điểm lò xo có chiều dài cực tiểu, ta đặt nhẹ vật \({m_2} = {\rm{ }}3m\) lên trên \({m_1}\), sau đó cả hai cùng dao động điều hòa với vận tốc cực đại \(50\sqrt 2 cm/s\) . Giá trị của $m$ là:
Trả lời bởi giáo viên
=> Sau đó hệ sẽ dao động với biên độ \(A' = A = 10cm\)
+ Vận tốc cực đại của con lắc sau đó là \(v{'_{\max }} = \omega 'A' = \omega 'A \Rightarrow \omega {'^2} = \dfrac{k}{{4m}} = {\left( {\dfrac{{{v_{\max }}}}{A}} \right)^2}\)
Do đó khối lượng m là: $m = \dfrac{{k{A^2}}}{{4v_{max}^2}} = \dfrac{{50.0,{1^2}}}{{4.0,{5^2}.2}} = 0,25kg$
Hướng dẫn giải:
+ Sử dụng công thức tính vận tốc cực đại của vật dao động điều hoà: \({v_{{\rm{max}}}} = \omega A\)
+ Sử dụng công thức tính tần số góc: \(\omega = \sqrt {\dfrac{k}{m}} \)