Một lò xo nhẹ nằm ngang có độ cứng 100 N/m, một đầu gắn vào điểm cố định I, đầu kia gắn với vậ nhỏ khối lượng m = 100 g. Từ vị trí cân bằng, kéo vật đến vị trí lò xo dãn 5 cm rồi buông hẹ cho vật dao động điều hòa Bỏ qua mọi ma sát, lấy π 2 = 10 . Khi vật ở li độ 2,5 cm, người ta đột người ta giữ chặt lò xo tại điểm cách I một đoạn bằng 3 4 chiều dài lò xo khi đó. Hỏi sau đó vật tiếp tục dao động với biên độ bằng bao nhiêu ?
A. 5 cm
B. 3,25 cm
C. 2,5 cm
D. 2,25 cm
Chọn đáp án D
? Lời giải:
+ Kéo vật đến vị trí lò xo giãn 5 cm rồi thả nhẹ, vật sẽ dao động quanh vị trí cân bằng với biên độ A = Δ l = 5 c m
+ Khi vật đi qua vị trí có li độ x = A 2 = 2,5 cm, vật có độ năng Eđ = 3 E 4 và thế năng T t = E 4 → việc giữ chặt
lò xo tại điểm cách đầu cố định I một đoạn 0,75 chiều dài làm cho phần lò xo tham gia vào dao động mới của con lăc chỉ còn 0,25 → do đó thế năng của con lăc lúc sau chỉ còn lại là E t / = 0 , 25 E t = E 16 .
→ Vậy năng lượng dao động của con lăc lúc sau là: E / = E d + E t / = 3 E 4 + E 16 = 13 E 16 .
+ Mặc khác độ cứng của lò xo tỉ lệ nghịch với chiều dài nên con lăc lúc sau sẽ có độ cứng gấp 4 lần con lắc lúc đầu
⇒ E / = 13 E 16 ⇔ 1 2 4 k A / 2 = 13 16 . 1 2 k A 2 ⇒ A / = 13 4.16 A = 2 , 25 c m