Một con lắc lò xo gồm vật nhỏ khối lượng m = 100 g được treo vào đầu tự do của một lò xo có độ cứng k = 20 N/m. Vật được đặt trên một giá đỡ nằm ngang tại vị trí lò xo không biến dạng. Cho giá đỡ M chuyển động nhanh dần đều xuống phía dưới với gia tốc a = 2m/s2. Lấy g =10 m/s2. Ở thời điểm lò xo dài nhất lần đầu tiên, khoảng cách giữa vật và giá đỡ gần giá trị nào nhất sau đây?
A. 4cm
B. 3,6 cm
C. 3 cm
D. 4,2 cm
Chọn chiều dương hướng xuống
Ban đầu, tại vị trí cân bẳng O1, lò xo dãn một đoạn: ∆ l = m g k = 5 c m
Giá đỡ M chuyển động nhanh dần đều hướng xuống ⇒ lực quán tính F hướng lên ⇒ vị trí cân bằng khi có giá đỡ M là O2, với
Giá đỡ đi xuống đến vị trí O2, vật và giá đỡ sẽ cách nhau
⇒ Suy ra vật và giá đỡ có tốc độ:
Khi tách ra, vị trí cân bằng của vật là O1 ⇒ vật có li độ: x = - 1 cm
Thời gian vật đi từ x = - 1 cm → x = A = 3 cm (lo xo có chiều dài lớn nhất lần đầu tiên) là
t = 0,1351 s
Tính từ O2, giá đỡ M đi được quãng đường:
s = v t + 1 2 a t 2 = 0 , 0723 m = 7 , 23 c m
Suy ra, khoảng cách 2 vật là: d = 7,23 - (1 + 3)= 3,23 cm ⇒ gần 3 cm nhất
Đáp án D
