Hai vật A và B dán liền nhau mB = 2mA = 200g treo vào một lò xo có độ cứng k = 50N/m. Nâng hai vật lên đến vị trí lò xo có chiều dài tự nhiên l0 =30cm thì thả nhẹ. Hai vật dao động điều hoà theo phương thẳng đứng, đến vị trí lực đàn hồi của lò xo có độ lớn lớn nhất thì vật B bị tách ra. Cho g = 10m/s2. Chiều dài ngắn nhất của lò xo sau đó là
A. 26cm
B. 24cm
C. 30cm
D. 22cm
Đáp án D
hư ng pháp:
Độ biến dạng của lò xo tại VTCB: Δl = mg/k
Chiều dài lò xo cực đại: lmax = l0 + l + A
Chiều dài lò xo cực tiểu: lmin = lCB - A
Chiều dài của lò xo tại VTCB: lCB = l0 + Δl
Cách giải: Chọn chiều dương hướng xuống.
Độ biến dạng của lò xo khi 2 vật ở VTCB:
Nâng vật đến vị trí lò xo có chiều dài tự nhiên l0 = 30cm thì thả nhẹ nên 2 vật dao động điều hoà với biên độ A = 6cm
Vật dao động điều hoà đến vị trí lực đàn hồi của lò xo cực đại, tức là tại vị trí biên dương thì vật B tách ra. Chiều dài của lò xo khi đó: lmax = 30 + 6 + 6 = 42 cm
Vật B bị tách ra => vật A dao động với vận tốc ban đầu bằng 0 quanh VTCB mới O‘.
Độ biến dạng của lò xo khi vật A ở VTCB mới:
Chiều dài của lò xo khi vật A ở VTCB mới: lCB = l0 + ∆l0‘ = 32 cm
=> Biên độ dao động mới: A’ = lmax – lCB = 42 – 32 = 10 cm
Chiều dài ngắn nhất của lò xo là khi vật ở biên âm: lmin = lCB – A’ = 32 – 10 = 22cm