Một con lắc lò xo treo vào một điểm cố định ở nơi có gia tốc trọng trường g=π2m/s2 . Cho con lắc dao động điều hòa theo phương thẳng đứng. Hình bên là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của thế năng đàn hồi Wdh của lò xo vào thời gian t. Khối lượng của con lắc gần nhất giá trị nào sau đây?

Đáp án B

Phương pháp giải:

Thế năng đàn hồi của con lắc lò xo: Wdh=12kΔl+x

Áp dụng kĩ năng đọc đồ thị

Giải chi tiết:

Chọn mốc thế năng tại vị trí lò xo không biến dạng.

Từ đồ thị → Wtđh có độ chia nhỏ nhất là: 0,254=0,0625J

Tại vị trí cao nhất, thế năng đàn hồi là: WtdhCN=0,0625=12kΔl0−A2 (1)

Tại vị trí thấp nhất, thế năng đàn hồi cực đại là: Wdhmax=0,5625=12kΔl0+A2 (2)

Lấy (2) chia (1), ta có: 9=(Δl0+A)2(Δl0−A)2⇒A=2Δl0⇒WtdhVTCB=Wtdht=0,1s=0,0625 (J).

 Từ đồ thị, ta có chu kì dao động của con lắc là: T = 0,3 (s)

Ta có: T=2πΔl0g⇒Δl0=T2g4π2=0,32.π24π2=0,0225m

Thế năng đàn hồi của con lắc tại vị trí cân bằng là:

Wdh=12k(Δl0)2=12(k.Δl0).Δl0=12m.g.Δl0=0,0625J