Một con lắc lò xo dao động điều hòa dọc theo trục Ox nằm ngang, vật nặng có khối lượng \(150 g\) và năng lượng dao động \(38,4 mJ\) (chọn mốc thế năng tại vị trí cân bằng). Tại thời điểm vật có tốc độ \(16\pi \) (\(cm/s\)) thì độ lớn lực kéo về là \(0,96 N\). Lấy \({\pi ^2} = 10\). Độ cứng của lò xo là
Trả lời bởi giáo viên
Thế năng của con lắc:\({{\rm{W}}_t} = {\rm{W}} - \dfrac{1}{2}m{v^2} = \dfrac{1}{2}k{x^2}\)
\(\begin{array}{l} = 38,{4.10^{ - 3}} - \dfrac{1}{2}\left( {{{150.10}^{ - 3}}} \right).{\left( {16\pi {{.10}^{ - 2}}} \right)^2}\\ = 0,0192J\end{array}\)
Ta có
\(\begin{array}{l}{{\rm{W}}_t} = \dfrac{1}{2}k{x^2} = 0,0192(J)\\\left| {{F_{kv}}} \right| = k\left| x \right| = 0,96(N)\\ \Rightarrow \dfrac{{{{\rm{W}}_t}}}{{\left| {{F_{kv}}} \right|}} = \left| x \right| = \dfrac{{2.0,0192}}{{0,96}} = 0,04m\end{array}\)
\( \to \left| x \right| = 0,04(m)\)
Công thức tính lực kéo về: \({F_{kv}} = - k.x \to k = \dfrac{{\left| {{F_{kv}}} \right|}}{{\left| x \right|}} = 24(N)\)
Hướng dẫn giải:
Áp dụng công thức tính lực kéo về: \({F_{kv}} = - k.x\)
Thế năng của con lắc: \({{\rm{W}}_t} = {\rm{W}} - \dfrac{1}{2}m{v^2} = \dfrac{1}{2}k{x^2}\)