Bài tập  /  Bài đang cần trả lời

Buông nhẹ để con lắc dao động tắt dần vật đạt tốc độ lớn nhất sau khi đi được quãng đường là bao nhiêu

moôột con lắc lò xo gồm vật nhỏ có khối lượng 0,2kg và lò xo có độ cứng 20N/m vật nhỏ được đặt trên giá đỡ cố định nằm ngang dọc theo trục lò xo. hệ số ma sát trượt giưua giá đỡ vf vật nhỏ là 0,1 ban đầu giữ vật ở vị trí lò xo bị nén 5cm rồi buông nhẹ dder con lắc dao động tắt dần vật đạt tốc độ lớn nhất sau khi đi được quãng đường la fbao nhiê
2 trả lời
Hỏi chi tiết
42
Tham khảo câu trả lời từ Trợ lý ảo Lazi
Để giải bài toán này, chúng ta cần tính toán khoảng cách mà vật nhỏ di chuyển trước khi tốc độ đạt cực đại và sau đó bắt đầu giảm dần do ma sát.

1. **Xác định năng lượng ban đầu**: Khi lò xo bị nén, năng lượng tiềm năng của lò xo được tính bằng công thức:

\[
E_{p} = \frac{1}{2} k x^2
\]

Trong đó:
- \( k = 20 \, \text{N/m} \) là độ cứng của lò xo,
- \( x = 0.05 \, \text{m} \) (5 cm) là độ nén của lò xo.

Tính toán:

\[
E_{p} = \frac{1}{2} \times 20 \times (0.05)^2 = \frac{1}{2} \times 20 \times 0.0025 = 0.025 \, \text{J}
\]

2. **Tính lực ma sát**: Lực ma sát tĩnh sẽ tác động lên vật nhỏ khi nó bắt đầu chuyển động. Lực ma sát \( F_{m} \) được tính theo công thức:

\[
F_{m} = \mu \cdot N
\]

Trong đó:
- \( \mu = 0.1 \) là hệ số ma sát,
- \( N \) là lực bình thường, với \( N = mg \) trong trường hợp này (m = khối lượng của vật, g = gia tốc trọng trường, khoảng 9.81 m/s²).

Tính toán:

\[
N = m \cdot g = 0.2 \cdot 9.81 \approx 1.962 \, \text{N}
\]

Do đó:

\[
F_{m} = 0.1 \times 1.962 \approx 0.1962 \, \text{N}
\]

3. **Tính lực và gia tốc**: Khi lò xo trở về vị trí cân bằng, nó sẽ tác dụng một lực lên vật nhỏ. Lực này sẽ lớn hơn lực ma sát cho đến khi vật nhỏ đạt được tốc độ lớn nhất của nó. Sử dụng định luật Newton:

\[
F_{net} = F_{x} - F_{m}
\]

Trong đó \( F_{x} = kx \) là lực do lò xo tác dụng.

Tại điểm vật nhỏ đạt tốc độ lớn nhất, này xảy ra khi:

\[
kx_{max} = F_{m}
\]

**Tìm x_max**:

\[
20 x_{max} = 0.1962
\]

Giải phương trình:

\[
x_{max} = \frac{0.1962}{20} \approx 0.00981 \, \text{m} \approx 9.81 \, \text{cm}
\]

4. **Quá trình tắt dần**: Sau khi đạt tốc độ lớn nhất, tốc độ sẽ giảm do lực ma sát. Vật sẽ đi quãng đường \( d \) cho đến khi dừng lại hoàn toàn. Để biết quãng đường này, chúng ta có thể sử dụng định luật bảo toàn năng lượng:

Năng lượng ban đầu \( E_p \) sẽ được chuyển thành công của lực ma sát.

\[
E_p = F_{m} \cdot d
\]

Thay các giá trị vào phương trình và tính toán:

\[
0.025 = 0.1962 \cdot d
\]

Giải phương trình:

\[
d = \frac{0.025}{0.1962} \approx 0.127 \, \text{m} \approx 12.7 \, \text{cm}
\]

**Kết luận**: Vật nhỏ đạt tốc độ lớn nhất sau khi đi được quãng đường khoảng 9.81 cm, và tiếp theo sẽ di chuyển thêm khoảng 12.7 cm trước khi dừng lại hoàn toàn.
1
0
Mission Angel
03/08 16:44:40
+5đ tặng

Mở khóa để xem toàn bộ nội dung trả lời

(?)
Bạn đã đạt đến giới hạn của mình. Bằng cách Đăng ký tài khoản, bạn có thể xem toàn bộ nội dung trả lời
Cải thiện điểm số của bạn bằng cách đăng ký tài khoản Lazi.
Xem toàn bộ các câu trả lời, chat trực tiếp 1:1 với đội ngũ Gia sư Lazi bằng cách Đăng nhập tài khoản ngay bây giờ
Tôi đã có tài khoản? Đăng nhập
1
0
đứcc
03/08 16:46:03
+4đ tặng

Lực hồi phục của lò xo khi bị nén là:

Flòxo​=k⋅x

Trong trường hợp đầu tiên, khi lò xo bị nén 5cm (0,05m):

Flòxo​=20⋅0,05=1N

Lực ma sát Fma_sat​ có thể tính theo công thức:

Fma_sat​=μ⋅N

Với N=m⋅g=0,2⋅9,8=1,96N:

  Fma_sat​=0,1⋅1,96=0,196N

Khi vật bắt đầu dịch chuyển, tổng lực tác động vào vật là lực hồi phục của lò xo trừ đi lực ma sát:

Fnet​=Flòxo​−Fma_sat​=1−0,196=0,804N

Bước 4: Áp dụng định luật II Newton

Từ định luật II Newton, ta có:

   Fnet​=m⋅a⇒a=mFnet​​=0,20,804​=4,02m/s2

Vật dao động tắt dần, và quãng đường vật đi được cho đến khi đạt tốc độ lớn nhất sẽ là quãng đường mà tại đó lực hồi phục bằng lực ma sát.

Khi lò xo nén 5cm, lực hồi phục là 1N, và khi vật đã đi một quãng đường x:

k⋅x=μ⋅N
k⋅x=0,196
20⋅x=0,196

Giải phương trình:

x=0,196/20​=0,0098m=9,8cm

Bạn hỏi - Lazi trả lời

Bạn muốn biết điều gì?

GỬI CÂU HỎI
Học tập không giới hạn cùng học sinh cả nước và AI, sôi động, tích cực, trải nghiệm
Bài tập liên quan
Bài tập Vật lý Lớp 11 mới nhất

Hôm nay bạn thế nào? Hãy nhấp vào một lựa chọn, nếu may mắn bạn sẽ được tặng 50.000 xu từ Lazi

Vui Buồn Bình thường

Học ngoại ngữ với Flashcard

×
Gia sư Lazi Gia sư
×
Trợ lý ảo Trợ lý ảo