Câu hỏi:
2 năm trước

Một con lắc lò xo treo thẳng đứng gồm vật nặng m = 100g, lò xo có độ cứng k = 40N/m. Từ vị trí cân bằng kéo vật xuống dưới 5cm rồi thả nhẹ cho nó dao động điều hòa. Lấy g = π2 = 10m/s2. Trong một chu kì, tốc độ trung bình của vật trong khoảng thời gian lò xo bị nén là

Trả lời bởi giáo viên

Đáp án đúng: a

Khi vật ở vị trí cân bằng thì độ dãn của lò xo là :

\(\Delta {l_0} = \frac{{mg}}{k} = \frac{{0,1.10}}{{40}} = 0,{025_{}}m = 2,{5_{}}cm\)

Vì kéo vật xuống khỏi vị trí cân bằng 5 cm rồi thả nhẹ nên biên độ : A = 5cm.

Trong quá trình dao động, chọn chiều dương hướng xuống, gốc O ở vị trí cân bằng.

Vậy lò xo bị nén khi chuyển động từ vị trí – 2,5cm đến – 5cm.

Vậy trong một chu kì, thời gian lò xo bị nén là:

\(t = 2.\frac{\alpha }{\omega } = 2.\frac{{\arccos \frac{{2,5}}{5}}}{{\sqrt {\frac{k}{m}} }} = 2.\frac{{\frac{\pi }{3}}}{{\sqrt {\frac{{40}}{{0,1}}} }} = \frac{\pi }{{30}}s\)

Quãng đường vật đi được là: S = 5cm.

Vận tốc trung bình trong thời gian lò xo bị nén là:

\(v = \frac{S}{t} = \frac{5}{{\frac{\pi }{{30}}}} = \frac{{150}}{\pi }\left( {cm/s} \right) = \frac{{1,5}}{\pi }\left( {m/s} \right)\)

 

Hướng dẫn giải:

Khi vật ở vị trí cân bằng thì độ dãn của lò xo là  \(\Delta {l_0} = \frac{{mg}}{k}\)

Xác định biên độ dao động A = 5 cm, vị trí mà lò xo bị nén x0.

Xác định thời gian lò xo bị nén trong một chu kì :  

\(t = 2.\frac{{\arccos \frac{{{x_0}}}{A}}}{\omega }\) và quãng đường vật đi được trong thời gian lò xo nén.

Áp dụng công thức xác định vận tốc trung bình :  

\(v = \frac{S}{t}\)

Câu hỏi khác