Để tính chu kì dao động của con lắc sau khi lò xo bị cắt bớt 1/4 chiều dài, ta sử dụng công thức:
T = 2π√(m/k)
Trong đó:
- T là chu kì dao động
- m là khối lượng vật nặng
- k là hằng số đàn hồi của lò xo
Khi lò xo ban đầu có chiều dài l, thì hằng số đàn hồi k = mω^2, trong đó ω là tần số góc của lò xo ban đầu.
Sau khi lò xo bị cắt bớt 1/4 chiều dài, chiều dài mới của lò xo là 3l/4. Vật nặng mới có khối lượng 2m. Hằng số đàn hồi mới k' = (2m)ω'^2.
Theo định luật Hooke, hằng số đàn hồi k' phải bằng hằng số đàn hồi ban đầu k nhân với tỷ số bình phương của chiều dài mới và chiều dài ban đầu:
k' = k * (3l/4)^2
Vì k' = (2m)ω'^2 và k = mω^2, ta có:
(2m)ω'^2 = mω^2 * (3l/4)^2
Simplifying the equation:
2ω'^2 = ω^2 * (3/4)^2
Vì ω = 2π/T và ω' = 2π/T', ta có:
(2π/T')^2 = (2π/T)^2 * (3/4)^2
Simplifying the equation:
T'^2 = T^2 * (3/4)^2
Vì T = 2π√(m/k) và T' = 2π√(2m/k'), ta có:
(2π√(2m/k'))^2 = (2π√(m/k))^2 * (3/4)^2
Simplifying the equation:
4m/k' = m/k * (3/4)^2
Simplifying the equation:
k' = k * (16/9)
Vì T' = 2π√(2m/k'), ta có:
T' = 2π√(2m/(k * (16/9)))
Simplifying the equation:
T' = 2π√(18m/k)
Vậy, chu kì dao động của con lắc sau khi lò xo bị cắt bớt 1/4 chiều dài và gắn vào vật nặng có khối lượng 2m là 2π√(18m/k).