Bài 2. Con lắc lò xo

CON LẮC LÒ XO

1. Con lắc lò xo

• Con lắc lò xo gồm một vật nặng khối lượng m (kg) gắn vào một lò xo có độ cứng k (N/m) và có khối lượng không đáng kể 
• Vị trí cân bằng của vật là vị trí mà lò xo không biến dạng
• Kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng cho lò xo dãn rồi buông tay ta thấy vật dao động trên một đoạn thẳng quanh vị trí cân bằng
• Nếu bỏ qua ma sát thì dao động của vật m (hay của con lắc lò xo) là một dao động điều hòa.

2. Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học

• Ở vị trí vật có li độ \(x\) thì độ biến dạng của lò xo \(\Delta l=x\)

        Lực đàn hồi khi đó là \(F=-kx\)

• Áp dụng định luật II Newton ta có

        \(a=-\dfrac{k}{m}x\)

        Đặt \(\omega^2=\frac{k}{m}\) thì ta có \(a=-\omega^2x\)

   \(\Rightarrow\) Dao động của con lắc lò xo là dao động điều hòa với

\(\omega=\sqrt{\frac{k}{m}}\) và \(T=2\pi\sqrt{\frac{m}{k}}\)

• Lực luôn hướng về vị trí cân bằn gọi là lực kéo về

3. Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt năng lượng

• Động năng của con lắc lò xo

\(W=\frac{1}{2}mv^2\)

• Thế năng của con lắc lò xo

\(W_t=\frac{1}{2}kx^2\)

• Cơ năng của con lắc lò xo

\(W=W_đ+W_t=\frac{1}{2}mv^2+\frac{1}{2}kx^2\)

Chứng minh được rằng

\(W=\frac{1}{2}kA^2=const\)

Cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình phương biên độ

Cơ năng của con lắc được bảo toàn nếu bỏ qua ma sát