Con lắc lò xo nằm ngang gồm lò xo nhẹ độ cứng 40N/m gắn với hai vật nhỏ giống nhau, khối lượng mỗi vật 50g. Kéo dãn lò xo 10cm và thả ra nhẹ nhàng, khi lò xo dãn 5cm thì vật ở ngoài rời khỏi hệ. Khi lò xo qua vị trí cân bằng, khoảng cách giữa hai vật gần giá trị nào sau đây nhất?

Đáp án C

Tần số góc ban đầu của hệ con lắc lò xo là:

Biên độ dao động ban đầu là 10cm, khi vật ở vị trí 5 cm thì vận tốc của hai vật là v:

Áp dụng công thức độc lập với thời gian;

Khi đó vật 2 rời ra, chỉ còn vật 1 dao động tiếp tục. áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hai vật ngay trước và sau khi rời khỏi nhau:

Lúc này chỉ còn vật 1 dao động nên tần số góc của vật thay đổi thành:

Biên độ mới của vật là A’. Áp dụng công thức độc lập với thời gian:

Vị trí cân bằng không đổi. ta sử dụng phương pháp vecto quay, tìm khoảng thời gian vật đi từ vị trí hai vật tách nhau ra đến vị trí cân bằng

Trong thời gian này, vật bị rời ra đã chuyển động thẳng đều (do không có ma sát), vật đó đi được quãng đường là :