Một con lắc lò xo gồm lò xo có độ cứng k = 100N/m và vật nặng có khối lượng m = 5/9 kg đang dao động điều hòa theo phương ngang với biên độ 2cm trên mặt phẳng nhẵn nằm ngang. Tại thời điểm m qua vị trí động năng bằng thế năng, một vật nhỏ có khối lượng mo = 0,5m rơi thẳng đứng và dính chặt vào m. Khi qua vị trí cân bằng hệ (m + mo) có tốc độ bằng:
A. 20cm/s.
B. 30√3cm/s.
C. 25cm/s.
D. 5√12cm/s.
Chọn A
+ Động năng bằng thế năng ở vị trí x = ±A√2/2 = ±√2 cm và v = ωA/√2 = 6π cm.
+ Khi mo rơi và dính vào m, theo định luật bảo toàn động lượng (chú ý là vật m0 rơi thẳng đứng nên động lượng của nó theo phương ngang = 0): (m+mo)v’ = mv => v’ = 4π cm/s.
+ Hệ (m + mo) có ω’ = 2π√3 rad/s và qua VTCB vận tốc của hệ là:
Con lắc lò xo gồm vật nặng khối lượng m và lò xo độ cứng k = 10 N/m có thể dao động điều hòa trên mặt phẳng nằm ngang không ma sát. Ban đầu giữ vật m tại vị trí mà lò xo bị nén 8 cm. Đặt một vật có khối lượng m' = m trên mặt phẳng và sát với vật m. Buông nhẹ để hai vật chuyển động theo phương của trục lò xo. Năng lượng của con lắc lò xo trên sau khi vật m' rời khỏi vật m là
A. 8 mJ.
B. 12 mJ.
C. 16 mJ.
D. 20 mJ.
Đáp án C
Hướng dẫn:
Hai vật sẽ tách khỏi nhau khi chúng cùng đi qau vị trí cân bằng. Tần số góc của hệ dao động ω = k 2 m .
→ Tốc độ của vật m tại vị trí hai vật tách nhau v = v m a x = ω A = 8 ω .
+ Biến cố xảy ra chỉ làm thay đổi tần số góc của hệ dao động mà không làm thay đổi vị trí cân bằng của hệ.
→ Tần số góc của hệ dao động lúc sau ω = k m = 2 ω .
→ Biên độ dao động mưới của vật m là A = v m a x ω ' = 8 ω ω ' = 4 2 cm.
+ Năng lượng của hệ E = 0 , 5 k A ' 2 = 16 m J .
Một con lắc lò xo dao động điều hòa trên mặt phẳng ngang gồm lò xo có độ cứng 100 N/m và vật dao động nặng 0,1 kg. Khi t = 0 vật qua vị trí cân bằng với tốc độ 40 π (cm/s). Đến thời điểm t = 0,15 s người ta giữ cố định điểm chính giữa của lò xo. Tính biên độ dao động mới của vật
A. 5 cm
B. 4 cm
C. 2 cm
D. 2 2 cm
Một con lắc lò xo dao động điều hòa trên mặt phẳng ngang gồm lò xo có độ cứng 100 N/m 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 điểm chính giữa của lò xo. Tính biên độ dao động mới của vật
A. 2 2 cm
B. 2 cm
C. 4 cm.
D. 5 cm
Một con lắc lò xo dao động điều hòa trên mặt phẳng ngang gồm lò xo có độ cứng 100 N/m 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 điểm chính giữa của lò xo. Tính biên độ dao động mới của vật
A. 2 2 cm
B. 2 cm
C. 4 cm
D. 5 cm
Hướng dẫn:
Tần số góc của dao động ω = k m = 100 0 , 1 = 10 π rad/s → T = 0,2 s.
→ Biên độ dao động của vật A = v m a x ω = 40 π 10 π = 4 cm.
+ Tại t = 0 vật đi qua vị trí cân bằng → sau khoảng thời gian Δ t = T 6 = 1 30 s vật đến vị trí có x = 3 2 A → E d = 0 , 25 E E t = 0 , 75 E
+ Ta giữ cố định điểm chính giữa của lò xo → một nửa thế năng của con lắc bị mất đi theo với nửa lò xo không tham gia vào dao động.
→ Năng lượng của con lắc sau đó E ' = E t 2 + E d = 3 E 8 + E 4 = 5 8 E
+ Lưu ý rằng độ cứng k' của lò xo lúc này k' = 2k → E ' = 5 8 E ↔ 2 k A ' 2 = 5 8 A 2 → A ' = 5 cm.
Đáp án D
Một con lắc lò xo dao động điều hòa trên mặt phẳng ngang gồm lò xo có độ cứng 100 N/m và vật dao động nặng 0,1 kg. Khi t = 0 vật qua vị trí cân bằng với tốc độ 40 π (cm/s). Đến thời điểm t = 1/30s người ta giữ cố định điểm chính giữa của lò xo. Tính biên độ dao động mới của vật
A. 5 cm
B. 4 cm
C. 2 cm
D. 2 2 c m
Một con lắc lò xo dao động điều hòa trên mặt phẳng ngang gồm lò xo có độ cứng 100 N/m 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 điểm chính giữa của lò xo. Tính biên độ dao động mới của vật.
A. 2 2 c m
B. 2 cm.
C. 4 cm.
D. 5 cm.
Một con lắc lò xo dao động điều hòa trên mặt phẳng ngang gồm lò xo có độ cứng 100 N/m 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 điểm chính giữa của lò xo. Tính biên độ dao động mới của vật.
A. 2 2 cm
B. 2 cm
C. 4 cm.
D. 5 cm
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
