Một con lắc lò xo, lò xo có độ cứng $30 (N/m)$, vật nặng $M=200g$ có thể trượt không ma sát trển mặt phẳng nằm ngang. Hệ đang ở trạng thái cân bằng, dùng một vật $m =100g$ bắn vào $M$ theo phương nằm ngang với tốc độ $3 (m/s)$. Sau va chạm hai vật dính vào nhau và làm cho lò xo nén rồi cùng dao động điều hòa theo phương ngang trùng với trục của lò xo. Gốc thời gian là ngay lúc sau va chạm, thời điểm lần thứ $2013$ và lần thứ $2015$ độ biến dạng của lò xo bằng $5cm$ lần lượt là:
Trả lời bởi giáo viên
Ta có:
\(\omega = \sqrt {\frac{k}{{m + M}}} = 10(ra{\rm{d}}/s);T = \frac{{2\pi }}{\omega } = \frac{\pi }{5}s\)
\(V = \frac{{m{v_0}}}{{m + M}} = 1(m/s) \to A = \frac{V}{\omega } = 0,1m = 10cm\)
Trong 1 chu kì: lò xo có 4 lần có độ biến dạng bằng 5 cm.
Bốn thời điểm đầu tiên độ biến dạng của lò xo bằng 5cm là:
\(\left\{ \begin{array}{l}{t_1} = \frac{T}{{12}}\\{t_2} = \frac{T}{4} + \frac{T}{6} = \frac{{5T}}{{12}}\\{t_3} = \frac{T}{2} + \frac{T}{{12}} = \frac{{7T}}{{12}}\\{t_4} = \frac{{3T}}{4} + \frac{T}{6} = \frac{{11T}}{{12}}\end{array} \right.\)
Nhận thấy:
\(\left\{ \begin{array}{l}2013 = 503.4 + 1\\2015 = 503.4 + 3\end{array} \right. \to \left\{ \begin{array}{l}{t_{2013}} = 503T + {t_1} = \frac{{6037T}}{{12}} = 316,10{\rm{s}}\\{t_{2015}} = 503T + {t_3} = \frac{{6043T}}{{12}} = 316,41{\rm{s}}\end{array} \right.\)