Một con lắc lò xo có độ cứng \(k = 120N/m\) và vật nặng khối lượng \(M = 100g\), vật dao động điều hòa theo phương thẳng đứng với biên độ \(A = 6cm\). Khi vật ở biên độ dưới người ta đặt nhẹ nhàng một vật \(m = 200g\) vào con lắc. Hệ hai vật tiếp tục dao động điều hòa, vận tốc dao động cực đại của hệ là:
Trả lời bởi giáo viên
- Tại vị trí cân bằng:
+ Khi vật có khối lượng M thì lò xo dãn: \(\Delta {l_1} = \frac{{Mg}}{k} = \frac{{0,1.10}}{{120}} = \frac{1}{{120}}m = \frac{5}{6}cm\)
+ Khi gắn thêm vật m thì lò xo dãn: \(\Delta {l_2} = \frac{{(M + m)g}}{k} = \frac{{\left( {0,1 + 0,2} \right)10}}{{120}} = 0,025m = 2,5cm\)
- Khi vật M biên dưới gắn thêm vật m:
Biên độ dao động của hệ vật là: \({A_2} = {A_1} + \Delta {l_1} - \Delta {l_2} = 6 + \frac{5}{6} - 2,5 = \frac{{13}}{3}cm\)
+ Tần số góc dao động của hệ: \(\omega ' = \sqrt {\frac{k}{{M + m}}} = \sqrt {\frac{{120}}{{0,1 + 0,2}}} = 20(ra{\rm{d}}/s)\)
=> Vận tốc dao động cực đại của hệ: \({v_{{\rm{max}}}} = \omega '{A_2} = 20.\frac{{13}}{3} = \frac{{260}}{3} \approx 86,67(cm/s)\)