Một quả cầu khối lượng \(M = 350g\), gắn trên một lò xo nhẹ thẳng đứng có độ cứng \(k = 80\left( {N/m} \right)\), đầu dưới của lò xo gắn với đế có khối lượng Mđ. Một vật nhỏ có khối lượng \(m = 150g\) rơi tự do từ độ cao \(h{\rm{ }} = 0,45{\rm{ }}m\)xuống va chạm đàn hồi với M. Lấy gia tốc trọng trường \(g{\rm{ }} = {\rm{ }}10{\rm{ }}m/{s^2}\). Sau va chạm vật M dao động điều hòa theo phương thẳng đứng trùng với trục của lò xo. Muốn đế không bị nhấc lên thì Mđ không nhỏ hơn:
Trả lời bởi giáo viên
+ Tốc độ của m ngay trước va chạm: \({v_0} = \sqrt {2gh} = \sqrt {2.10.0,45} = 3(m/s)\)
+ Tốc độ của M ngay sau va chạm: \(V = \frac{{2m{v_0}}}{{m + M}} = \frac{{2.0,15.3}}{{0,15 + 0,35}} = 1,8(m/s)\)
+ Biên độ dao động : \(A = \frac{V}{\omega } = \frac{V}{{\sqrt {\frac{k}{M}} }} = \frac{{1,8}}{{\sqrt {\frac{{80}}{{0,35}}} }} = 0,119m\)
+ Muốn đế không bị nhấc lên thì lực kéo cực đại của lò xo (khi vật ở vị trí cao nhất lò xo bị dãn cực đại A-∆l0) không lớn hơn trọng lượng của đế:
\(\begin{array}{l}{F_{{\rm{max}}}} = k(A - \Delta {l_0}) = kA - Mg \le {M_d}g\\ \to {M_d} \ge \frac{{kA}}{g} - M\\ \to {M_d} \ge \frac{{80.0,119}}{{10}} - 0,35 = 0,602kg = 602g\end{array}\)