Cấu tạo con lắc lò xo là gì?

Câu hỏi : Nêu cấu tạo của con lắc lò xo ?
Câu vấn đáp :
– Một con lắc lò xo gồm vật khối lượng m gắn vào một đầu của lò xo có độ cứng k và khối lượng không đáng kể .

– Con lắc có vị trí cân bằng mà khi ta thả vật thì vật sẽ đứng yên vĩnh viễn. Nếu kéo một vật khỏi vị trí cân bằng và thả ra thì vật đó sẽ dao động điều hòa quanh vị trí cân bằng giữa hai biên.

Cùng trường ĐH KD & CN Hà Nội tìm hiểu thêm lý thuyết con lắc lò xo và các bài tập liên quan:

I. Khảo sát động học giao động điều hòa của con lắc lò xo

Xét một vật ở khoảng cách x, lò xo bị dãn một đoạn Δl = x, lực đàn hồi của lò xo F = − kΔl

Phương trình xê dịch điều hòa của con lắc lò xo là :

Trong đó :
F : là lực tính năng lên m ( N )
x : là khoảng cách của vật ( m )
k : độ cứng của lò xo ( N / m )
Dấu ( – ) cho biết lực F → luôn hướng về vị trí cân đối .

Lực luôn hướng về vị trí cân đối gọi là lực kéo về. Nó có độ lớn tỉ lệ với độ dời và là lực làm cho một vật tăng cường trong hoạt động điều hòa .

II. Khảo sát xê dịch của con lắc lò xo về cơ năng

1. Động năng của con lắc lò xo

– Động năng của con lắc lò xo là động năng của vật m :

2. Thế năng của con lắc lò xo

3. Cơ năng của con lắc lò xo. Bảo toàn năng lượng cơ học

– Cơ năng của con lắc :

Trong trường hợp không có ma sát, cơ năng của con lắc được bảo toàn. Nó chỉ đổi khác từ thế năng thành động năng và ngược lại .

* Bình luận :
– Động năng và thế năng của con lắc lò xo biến hóa điều hòa với tần số góc 2 ω, tần số góc 2 f, chu kì T / 2 .
– Thời điểm liên tục giữa hai lần động năng bằng thế năng là T / 4 .
– Cơ năng của con lắc lò xo luôn bảo toàn và tỉ lệ với bình phương biên độ xê dịch .

III. Bài tập sách giáo khoa

Bài 3 (trang 13 SGK Vật Lý 12): Viết công thức tính động năng, thế năng và cơ năng của con lắc lò xo.

Khi con lắc lò xo giao động điều hòa thì động năng và thế năng của con lắc biến thiên đổi chiều như thế nào ?

Câu trả lời:

Động năng :

WD : Động năng của con lắc lò xo ( J )
m : khối lượng của vật ( kg )
v : vận tốc của vật ( m / s )
Thế năng ( Chọn nguồn thế năng đàn hồi tại vị trí cân đối của vật )

Wt : thế năng đàn hồi ( J )
k : độ cứng của lò xo ( N / m )
x : li độ ( m )
Cơ năng : Bằng tổng động năng và thế năng

Khi con lắc xê dịch điều hòa thì động năng tăng, thế năng giảm và ngược lại, động năng giảm thì thế năng tăng .

Bài 4 (trang 13 SGK Vật Lý 12): Chọn câu trả lời đúng. Công thức tính chu kì dao động của con lắc lò xo là:

Câu trả lời:

Chọn đáp án D .

Bài 5 (trang 13 SGK Vật Lý 12): Một con lắc lò xo dao động điều hòa. Lò xo có độ cứng k = 40 N / m. Khi vật m của con lắc đi qua vị trí có li độ x = – 2cm thì thế năng của con lắc là bao nhiêu?

A. – 0,016 J
B. – 0,008 J
C. 0,016 J
D. 0,008 J

Câu trả lời:

Năng lượng tiềm năng

Chọn đáp án D .

Bài 6 (trang 13 SGK Vật Lý 12): Một con lắc lò xo gồm vật khối lượng m = 0,4 kg và lò xo có độ cứng k = 80 N / m. Con lắc dao động điều hòa với biên độ 0,1 m. Vận tốc của con lắc khi qua vị trí cân bằng là bao nhiêu?

A. 0 m / s
B. 1,4 m / s
C. 2,0 m / s
D. 3,4 m / s

Câu trả lời:

Tốc độ của con lắc qua vị trí cân đối là cực lớn

Tôi có vtối đa = A với

Chọn đáp án B .
Đăng bởi : Trường ĐH KD và CN TP. Hà Nội
Chuyên mục : Lớp 12, Vật lý 12

Source: https://thcsbevandan.edu.vn
Category : Phương pháp học tập