Trong một thí nghiệm về dao động, ta treo một vật nặng vào đầu dưới của lò xo nhẹ và kích thích cho hệ dao động điều hòa theo phương thẳng đứng. Độ lớn lực đàn hồi của lò xo tác dụng vào điểm treo biến đổi theo thời gian như hình vẽ bên. Lấy g = 10 m/s². Khối lượng của quả nặng là:

Đáp án đúng là: C

Dựa vào đồ thị ta thấy: Vật bắt đầu dao động từ thời điểm t = 0 và lò xo không dãn, tới thời điểm lò xo dãn cực đại ở biên A, về thời điểm lò xo không dãn và tiếp tục tới lò xo dãn với F_đh = 2, cuối cùng quay về vị trí ban đầu lò xo không dãn. Quá trình đó là một chu kì dao động và có T = 0,3 s.

Ta có: ω=2πT=2π0,3=203π

Δl0=mgk=gω2=π22032.π2=0,0225(m)

Từ đồ thị ta có:

Fdhmax=6=kΔl0+A (1)

Fdh(−A)=2=kA−Δl0 (2)

Lấy (1) : (2) ta được Δl0+AA−Δl0=3⇒A=2Δl0=0,045 (m)

Thay lại vào (1) ta được k.(0,0225 + 0,045) = 6  k = 88,88 (N/m)

Lại có: ω=km=203π⇒m=0,3 kg