Bài tập  /  Bài đang cần trả lời

Cho một con lắc lò xo treo thẳng đứng, lò xo có độ cứng 100 N/m, vật nặng có khối lượng 400g

Cho một con lắc lò xo treo thẳng đứng, lò xo có độ cứng 100 N/m,vật nặng có khối lượng 400g. Kích thích cho quả nặng dao động điều hòa bằng cách từ vtcb đưa vật đến vị trí lò xo dãn 12 cm rồi thả nhẹ.Chọn gốc thời gian là lúc vật bắt đầu dao động, chiều dương hướng xuống.

a) Tìm thời gian lò xo bị nén trong một chu kì

b) Tìm thời điểm đầu tiên lực đàn hồi có độ lớn cực tiểu

c) Tìm thời điểm đầu tiên lực đàn hồi có độ lớn bằng 8N và đang giảm

d) Trong một chu kì tìm khoảng thời gian mà lực đàn hồi ngược chiều lực phục hồi
1 trả lời
Hỏi chi tiết
58
Tham khảo câu trả lời từ Trợ lý ảo Lazi
Để giải bài toán này, ta sẽ xác định một số thông số của hệ thống và vận dụng các công thức liên quan đến dao động điều hòa của con lắc lò xo.

### Thông số ban đầu:
- Khối lượng (m) = 400g = 0.4 kg
- Độ cứng của lò xo (k) = 100 N/m
- Lò xo được dãn thêm 12 cm = 0.12 m từ vị trí cân bằng (vị trí y = 0 m).

### A. Tìm thời gian lò xo bị nén trong một chu kỳ.

**1. Tìm chu kỳ dao động (T):**

Chu kỳ dao động của hệ lò xo được tính bằng công thức:

\[
T = 2\pi\sqrt{\frac{m}{k}}
\]

Thay các giá trị vào:

\[
T = 2\pi\sqrt{\frac{0.4}{100}} = 2\pi\sqrt{0.004} \approx 0.2513 \text{ s}
\]

**2. Tìm thời gian lò xo bị nén trong một chu kỳ:**

Trong một chu kỳ, thời gian lò xo bị nén là một nửa của chu kỳ:

\[
t_{\text{nén}} = \frac{T}{2} \approx \frac{0.2513}{2} \approx 0.1257 \text{ s}
\]

### B. Tìm thời điểm đầu tiên lực đàn hồi có độ lớn cực tiểu.

Lực đàn hồi (F) trong lò xo được tính bằng công thức:

\[
F = k \cdot x
\]

Trong đó:
- \(x\) là độ biến dạng của lò xo.
- Lực đàn hồi cực tiểu xảy ra khi vật ở vị trí cân bằng (vị trí y = 0).

**Thời điểm đầu tiên đạt độ lớn cực tiểu là khi vật đi qua vị trí cân bằng.** Trong dao động điều hòa, thời gian để chuyển từ vị trí dãn (0.12 m) về vị trí cân bằng (0 m) là một nửa chu kỳ:

\[
t = \frac{T}{4} \approx \frac{0.2513}{4} \approx 0.0628 \text{ s}
\]

### C. Tìm thời điểm đầu tiên lực đàn hồi có độ lớn bằng 8N và đang giảm.

**1. Tính x khi F = 8 N:**

Sử dụng công thức lực đàn hồi:

\[
F = k \cdot x \Rightarrow 8 = 100 \cdot x \Rightarrow x = 0.08 \text{ m} = 8 \text{ cm}
\]

**2. Thời điểm vật ở 8 cm và đang giảm:**

Khi lực đàn hồi bằng 8 N, vật sẽ ở vị trí kéo lò xo đến 8 cm từ vị trí cân bằng (tức là 12 cm - 8 cm = 4 cm từ vị trí dãn).

**3. Tính thời gian để vật di chuyển từ 12 cm đến 8 cm:**

Vị trí dãn tối đa (12 cm) là \( A=0.12 \) m. Vật sẽ đi từ A (12 cm) về vị trí x = 4 cm trong thời gian đi xuống.

Dùng phương trình dao động, ta có:

\[
x(t) = A \cos(\omega t)
\]

Trong đó \( \omega = \sqrt{\frac{k}{m}} = \sqrt{\frac{100}{0.4}} = 15.81 \text{ rad/s} \)

Ta cần tìm thời điểm \( t \) mà \( x(t) = 0.08 \) m:

\[
0.08 = 0.12 \cos(15.81t)
\]

Giải phương trình trên:

\[
\cos(15.81t) = \frac{0.08}{0.12} \approx 0.6667
\]
\[
15.81t = \cos^{-1}(0.6667)
\]

Tính toán \( t \) cho khoảng cách từ thời điểm bắt đầu dao động (từ 12 cm đến 4 cm):

\[
t \approx \frac{\cos^{-1}(0.6667)}{15.81} \approx 0.0701 \text{ s}
\]

### D. Trong một chu kỳ tìm khoảng thời gian mà lực đàn hồi ngược chiều lực phục hồi.

Lực phục hồi (F phục hồi) luôn hướng về vị trí cân bằng. Khi lò xo hoạt động theo chiều dương, lực phục hồi cũng ngược chiều với lực đàn hồi.

Từ 0 đến T/2 (0 đến 0.1257 s), lực đàn hồi luôn ngược chiều với lực phục hồi. Điều này cho thấy khoảng thời gian này là:

\[
t \approx 0.1257 \text{ s}
\]

Kết luận:

- A: Thời gian lò xo bị nén trong một chu kỳ là khoảng 0.1257 s.
- B: Thời điểm đầu tiên lực đàn hồi có độ lớn cực tiểu là khoảng 0.0628 s.
- C: Thời điểm đầu tiên lực đàn hồi có độ lớn bằng 8N và đang giảm là khoảng 0.0701 s.
- D: Khoảng thời gian mà lực đàn hồi ngược chiều lực phục hồi là 0.1257 s.
2
0
Quỳnh Anh
20/08 17:59:49
+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

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 Vật lý Lớp 11 mới nhất
Trắc nghiệm 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

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