Một con lắc lò xo treo thẳng đứng. Từ VTCB, nâng vật nhỏ của con lắc theo phương thẳng đứng lên đến vị trí lò xo không biến dạng rồi buông ra, đồng thời truyền cho vật vận tốc \(10\pi\sqrt{3}\) \(cm/s\) hướng về VTCB. Con lắc dao động điều hòa với tần số 5 Hz. Lấy \(g=10 m/s^2\) ; \(\pi^2=10\) . Trong 1 chu kì dao động, khoảng thời gian mà lực kéo về và lực đàn hồi của lò xo tác dụng lên vật ngược hướng nhau là bao nhiêu ?
\(\omega=\sqrt{\dfrac{g}{\Delta l}}\Rightarrow\Delta l=\dfrac{g}{\omega^2}=\dfrac{10}{\left(10\pi\right)^2}=\dfrac{1}{100}\left(m\right)=1\left(cm\right)\)
Đưa con lắc đến vị trí lò xo ko biến dạng, tức là lúc này vật có li độ là: \(x=\Delta l=1cm\)
\(\Rightarrow A=\sqrt{x^2+\dfrac{v^2}{\omega^2}}=\sqrt{1+\dfrac{\left(10\pi\sqrt{3}\right)^2}{\left(10\pi\right)^2}}=\sqrt{1+3}=2\left(cm\right)\)
Ta đã biết lực đàn hồi luôn có chiều chống lại tác nhân gây biến dạng, tức là nếu lò xo dãn, thì lực đàn hồi có xu hướng kéo lại, tức hướng lên; nếu lò xo nén, thì lực đàn hồi có xu hướng đẩy ra, tức hướng xuống
Còn lực kéo về là tổng hợp các lực tác dụng lên vật, có biểu thức là \(\overrightarrow{F}=m.\overrightarrow{a}\) nên lực kéo về sẽ luôn cùng chiều với gia tốc a, tức là luôn hướng về VTCB.
Biểu diễn 2 lực đó trên giấy, ta thấy chúng ngược chiều nhau khi vật đi từ \(\Delta l\rightarrow VTCB\) và \(VTCB\rightarrow\Delta l\)
Sử dụng đường tròn lượng giác, ta thấy trong một chu kỳ, tổng góc mà nó quay được khi đi từ \(\Delta l\rightarrow VTCB\) và \(VTCB\rightarrow\Delta l\) là:
\(\varphi=2arc\sin\left(\dfrac{\Delta l}{A}\right)=2arc\sin\left(\dfrac{1}{2}\right)=2.\dfrac{\pi}{6}=\dfrac{\pi}{3}\left(rad\right)\)
\(\Rightarrow t=\dfrac{\varphi}{\omega}=\dfrac{\pi}{3.10\pi}=\dfrac{1}{30}\left(s\right)\)
Một con lắc lò xo treo thẳng đứng. Từ vị trí cân bằng, nâng vật nhỏ của con lắc theo phương thẳng đứng lên đến vị trí lò xo không biến dạng rồi buông ra, đồng thời truyền cho vật vận tốc 10 π 3 c m / s . hướng về vị trí cân bằng. Con lắc dao động điều hòa với tần số 5 Hz. Lấy g = 10 m / s 2 ; π 2 = 10 . Trong một chu kì dao động, khoảng thời gian mà lực kéo về và lực đàn hồi của lò xo tác dụng lên vật cùng hướng nhau là
A. 1/30 s.
B. 1/12 s.
C. 1/6 s.
D. 1/60 s.
Đáp án C
Có ∆ l = g ω 2 = 1 c m Ban đầu vật có li độ 1 cm và vận tốc 10 π 3 cm/s nên dùng công thức ta có :
Thời gian lực kéo về và lực đàn hồi lò xo ngược chiều nhau được biểu thị trên hình vẽ. Gọi thời gian đó là t. Dễ thấy thời gian này tạo nên góc quét (hình vẽ) ứng với 60 độ hay T/6
=> t = 1 30 s . Suy ra thời gian lực kéo về và lực đh cùng chiều nhau là 1/6 (s)
Một con lắc lò xo treo thẳng đứng. Từ vị trí cân bằng, nâng vật nhỏ của con lắc theo phương thẳng đứng lên đến vị trí lò xo không biến dạng rồi buông ra, đồng thời truyền cho vật vận tốc 10 π 3 cm / s hướng về vị trí cân bằng. Con lắc dao động điều hòa với tần số 5 Hz. Lấy g = 10 m / s 2 ; π 2 = 10 . Trong một chu kì dao động, khoảng thời gian mà lực kéo về và lực đàn hồi của lò xo tác dụng lên vật ngược hướng nhau là
A. 1 30 s
B. 1 12 s
C. 1 6 s
D. 1 60 s
Chọn đáp án A
? Lời giải:
+ Lực đàn hồi đổi chiều tại vị trí lò xo không biến dạng.
+ Lực hồi phục (kéo về) đổi chiều tại vị trí cân bằng
+ Thời gian mà lực đàn hồi ngược chiều lực hồi phục khi vật đi từ O đến M (M là vị trí lò xo không biến dạng) và ngược lại
Một con lắc lò xo treo thẳng đứng. Từ vị trí cân bằng, nâng vật nhỏ của con lắc theo phương thẳng đứng lên đến vị trí lò xo không biến dạng rồi buông ra, đồng thời truyền cho vật vận tốc 10 π 3 cm/s hướng về vị trí cân bằng. Con lắc dao động điều hòa với tần số 5 Hz. Lấy g = 10 m / s 2 ; π 2 = 10 . Trong một chu kì dao động, khoảng thời gian mà lực kéo về và lực đàn hồi của lò xo tác dụng lên vật ngược hướng nhau là
A. 1 30 s
B. 1 12 s
C. 1 6 s
D. 1 60 s
Chọn đáp án A
? Lời giải:
+ Lực đàn hồi đổi chiều tại vị trí lò xo không biến dạng.
+ Lực hồi phục (kéo về) đổi chiều tại vị trí cân bằng
f = 1 2 π g Δ l ⇒ Δ l = 1 c m A = Δ l 2 + v 2 ω 2 = 2 c m ⇒ Δ l = A 2
+ Thời gian mà lực đàn hồi ngược chiều lực hồi phục khi vật đi từ O đến M (M là vị trí lò xo không biến dạng) và ngược lại
Δ t = 2. T 12 = T 6 = 1 30 s
(Câu 33 Đề thi Minh họa 2019): Một con lắc lò xo treo thẳng đứng. Từ vị trí cân bằng, nâng vật nhỏ của con lắc theo phương thẳng đứng lên đến vị trí lò xo không biến dạng rồi buông ra, đồng thời truyền cho vật vận tốc 10 3 c m / s hướng về vị trí cân bằng. Con lắc dao động điều hòa với tần số 5 Hz. Lấy g = 10 m/s2; π2 = 10. Trong một chu kì dao động, khoảng thời gian mà lực kéo về và lực đàn hồi của lò xo tác dụng lên vật ngược hướng nhau là
A. 1 30 s
B. 1 12 s
C. 1 6 s
D. 1 60 s
Đáp án A
+ Độ biến dạng của lò xo tại vị trí cân bằng 
→ Biên độ dao động của con lắc 
+ Trong một chu kì dao động, lực kéo về luôn hướng về vị trí cân bằng, lực đàn hồi lại luôn hướng về vị trí lò xo không biến dạng (có li độ x = - ∆ l 0 như hình vẽ)
→ Thời gian hai lực này ngược chiều nhau là 
Một con lắc lò xo treo thẳng đứng. Từ vị trí cân bằng, kéo vật nhỏ của con lắc theo phương thẳng đứng xuống đến vị trí lò xo dãn 8 cm rồi buông ra, đồng thời truyền cho vật vận tốc 15 π cm / s hướng về vị trí cân bằng. Con lắc dao động điều hòa với chu kì 0,4 s. Lấy g = 10 m / s 2 ; π 2 = 10 . Trong một chu kì dao động, khoảng thời gian mà độ lớn lực đàn hồi của lò xo không nhỏ hơn 0,6 lần độ lớn lực kéo về là ∆ t . Giá trị của ∆t gần giá trị nào nhất sau đây?
A. 0,125 s
B. 0,315 s
C. 0,285 s
D. 0,265 s
Một con lắc lò xo treo thẳng đứng, lò xo có độ cứng k=100N/m, đầu dưới gắn vật nhỏ khối lượng m=100g. Gọi O là vị trí cân bằng của vật. Đưa vật tới vị trí lò xo không biến dạng rồi truyền cho nó vận tốc hướng thẳng đứng lên. Lực cản của không khí lên con lắc độ lớn F C = 0 , 01 N . Vật có tốc độ lớn nhất ở vị trí
A. trên O là 0,05 mm.
B. dưới O là 0,05 mm.
C. tại O.
D. trên O là 0,1 mm.
Một con lắc lò xo treo thẳng đứng, lò xo có độ cứng 50 N/m, đầu dưới gắn vật nhỏ khối lượng m = 100 g . Gọi O là vị trí cân bằng của vật. Đưa vật tới vị trí lò xo không biến dạng rồi truyền cho nó vận tốc 20 cm/s hướng thẳng đứng lên. Lực cản của không khí lên con lắc độ lớn F C = 0 , 005 N . Vật có tốc độ lớn nhất ở vị trí
A. trên O là 0,1 mm.
B. dưới O là 0,1 mm
C. tại O.
D. trên O là 0,05 mm.
Hướng dẫn: Chọn đáp án A
Lúc đầu, vật chuyển động chậm dần lên trên và dừng lại tạm thời ở vị trí cao nhất Q. Sau đó vật chuyển động nhanh dần xuống dưới, lúc này I’ là tâm dao động nên vật đạt tốc độ cực đại tại I’ (trên O):
Một con lắc lò xo treo thẳng đứng. Nâng vật lên để lò xo không biến dạng rồi thả nhẹ thì vật dao động điều hòa theo phương thẳng đứng quanh vị trí cân bằng O. Khi vật đi qua vị trí có tọa độ x = 2 , 5 2 cm thì có vận tốc 50 cm/s. Lấy g = 10 m / s 2 . Tính từ lúc thả vật, ở thời điểm vật đi được quãng đường 27,5 cm thì gia tốc của vật có độ lớn bằng:
A. 5 2 m / s 2 .
B. 5 m / s 2
C. 5 , 0 m / s 2 .
D. 2 , 5 m / s 2 .
+ Nâng vật đến vị trí lò xo không giãn rồi thả nhẹ, con lắc sẽ dao động với biên độ A = Δ l 0 .
→ Áp dụng công thức độc lập thời gian :
A 2 = x 2 + v 2 ω 2 → ω 2 = g Δ l 0 A = Δ l 0 A 2 − v 2 g A − x 2 = 0 → A = 5 c m .
+ Tại thời điểm thả vật, vật đang ở vị trí x = – A , sau khi đi được quãng đường S = 5 A + 0 , 5 A = 27 , 5 c m vật đi đến vị trí x = + 0 , 5 A → gia tốc của vật khi đó có độ lớn là
a = ω 2 x = g Δ l 0 A 2 = g 2 = 5 . m / s 2
Chọn đáp án C
