Bài tập  /  Bài đang cần trả lời

Một con lắc lò xo treo thẳng đứng gồm vật có khối lượng m = 0,20 kg gắn vào lò xo nhẹ có độ cứng k. Trong quá trình vật dao động với chu kỳ 0,40 s, chiều dài của lò xo thay đổi trong khoảng l_min = 0,20 m đến l_max = 0,24 m. Gia tốc trọng trường tại nơi treo con lắc là 9,8 m/s². Xác định

----- Nội dung ảnh -----
1.27. Một con lắc lò xo treo thẳng đứng gồm vật có khối lượng m = 0,20 kg gắn vào lò xo nhẹ có độ cứng k. Trong quá trình vật dao động với chu kỳ 0,40 s, chiều dài của lò xo thay đổi trong khoảng l_min = 0,20 m đến l_max = 0,24 m. Gia tốc trọng trường tại nơi treo con lắc là 9,8 m/s². Xác định:

a) Biên độ dao động.
b) Tốc độ cực đại và gia tốc cực đại của vật.
c) Chiều dài của lò xo khi chưa biến dạng.
d) Độ lớn lực đàn hồi của lò xo khi nó có chiều dài lớn nhất.
2 trả lời
Hỏi chi tiết
7
Tham khảo câu trả lời từ Trợ lý ảo Lazi
Để giải bài toán, ta sẽ thực hiện các bước sau:

### a) Biên độ của dao động
Biên độ \( A \) được xác định từ độ dài lò xo thay đổi:

\[
A = \frac{l_{max} - l_{min}}{2} = \frac{0.24\, \text{m} - 0.20\, \text{m}}{2} = 0.02\, \text{m} = 2\, \text{cm}
\]

### b) Tốc độ cực đại và gia tốc cực đại của vật
- **Gia tốc cực đại:** Có thể tính bằng công thức:

\[
a_{max} = \omega^2 A
\]

Trong đó, \( \omega \) (tần số góc) được tính từ chu kỳ \( T \):

\[
\omega = \frac{2\pi}{T} = \frac{2\pi}{0.40\, \text{s}} = 15.7\, \text{rad/s}
\]

Từ đó, ta có:

\[
a_{max} = (15.7)^2 \cdot 0.02 \approx 4.93\, \text{m/s}^2
\]

- **Tốc độ cực đại:**

\[
v_{max} = \omega A = 15.7 \cdot 0.02 \approx 0.314\, \text{m/s}
\]

### c) Chiều dài của lò xo khi chưa biến dạng
Chiều dài tự nhiên \( l_0 \) của lò xo có thể tính bằng chiều dài tối thiểu cộng với biên độ:

\[
l_0 = l_{min} - A = 0.20\, \text{m} - 0.02\, \text{m} = 0.18\, \text{m}
\]

### d) Độ lớn lực đàn hồi của lò xo khi nó có chiều dài lớn nhất
Khi lò xo có chiều dài lớn nhất \( l_{max} \):

Áp dụng định luật Hooke:

\[
F_h = k \cdot (l_{max} - l_0)
\]

Để tính \( k \), ta cần sử dụng phương trình động lực học cho trọng lực và lực đàn hồi:

Tổng lực tại vị trí cân bằng là:

\[
mg = k \cdot (l_{eq} - l_0)
\]

Tìm \( k \) từ chu kỳ dao động:

\[
T = 2\pi\sqrt{\frac{m}{k}} \implies k = \frac{4\pi^2 m}{T^2}
\]

Thay số vào:

\[
k = \frac{4 \pi^2 \cdot 0.20}{(0.40)^2} \approx 31.42\, \text{N/m}
\]

Cuối cùng, khi chiều dài lò xo là \( l_{max} \):

\[
F_h = k \cdot (0.24 - 0.18) = 31.42 \cdot 0.06 \approx 1.89\, \text{N}
\]

**Tóm lại:**
- a) Biên độ: \( 2\, \text{cm} \)
- b) Tốc độ cực đại: \( 0.314\, \text{m/s} \); Gia tốc cực đại: \( 4.93\, \text{m/s}^2 \)
- c) Chiều dài tự nhiên của lò xo: \( 0.18\, \text{m} \)
- d) Độ lớn lực đàn hồi: \( 1.89\, \text{N} \) khi chiều dài lớn nhất.
1
0
+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
Nhi
hôm qua
+4đ tặng

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