Một con lắc lò xo dao động điều hòa trên mặt phẳng nằm ngang gồm lò xo có độ cứng 100 N/m, chiều dài tự nhiên 1 và vật dao động nặng 0,1 kg. Khi t = 0 vật qua vị trí cân bằng với tốc độ 40π (cm/s) . Đến thời điểm t = 1 30 s người ta giữ cố định một điểm trên lò xo cách đầu cố định của lò xo bao nhiêu để biên độ dao động mới của vật là 1 cm?
A. 1/4
B. 31/4
C. 1/6
D. 51/6
Chọn đáp án D.
Gọi xlà khoảng cách từ điểm giữ cốđịnh tới điểm treo cốđịnh, l là chiều dài khi bắt đầu giữ của lòxo. Nên khi này, ta được lò xo mới thực hiện dao động của vật với chiều dài l − x , lấy n = A x
Tại thời điểm giữ lò xo thì thế năng của nó là
W t = W n 2
Khi giữ lò xo, ph'ân thế năng bị mất đi là
W m = x l .W t = x l . W n 2
Ta thấy, khi giữ thì 1 lò xo mới dao động với biên độ k' thỏa mãn
1 − x = kl → k = l − x l
Bảo toàn cơ năng, ta có:
s 2 2 = W − W m ⇒ s 2 2 = kA 2 2 1 − x ln 2
Do đó, ta có A s = A l − x l 1 − x n 2 l với n = A x
Giải ra ta được x l = 5 6