Tại nơi có gia tốc trọng trường g = 10m/s², một con lắc lò xo gồm lò xo nhẹ đọ cứng k = 25N/m đang dao động điều hòa theo phương thăng đứng với biên độ A = 12 cm. Hình bên là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa độ lớn lực đàn hồi Fdh mà lò xo tác dụng lên con lắc theo chiều dài 1 của lò xo. Biết F + F2 =6,6N. Trong một chu kì, khoảng thời gian mà lực đàn hồi và lực kéo tác dụng lên con lắc con lắc cùng chiều với nhau xấp xỉ bằng
A. 0,36s B. 0,33s C. 0,41s D. 0,38s
Đáp án:
`C. 0,41s`
Giải thích các bước giải:
$g = 10 (m/s^2)$
$k =25(N/m) $
`A = 12(cm) = 0,12(m)`
`F_1 + F_2 = 6,6(N)`
Gọi khoảng cách giữa hai vạch chia liên tiếp trên trục `l` là `d (m)`.
Chiều dài ban đầu của lò xo là `l_0 (m)`.
Độ dãn của lò xo khi lực đàn hồi là `F_1, F_2` lần lượt là:
`Deltal_1 = 7d - l_0 (m)`
`Deltal_2 = 5d - l_0 (m)`
Độ chênh lệch giữa độ dài lớn nhất và ngắn nhất của lò xo là:
`Deltal = 7d - 2d = 5d = 2A`
`<=> d = 2/5 A = 2/5 .0,12 = 0,048 (m)`
Ta có:
`F_1 + F_2 = 6,6 (N)`
`<=> kDeltal_1 + kDeltal_2 = 6,6`
`<=> 7d - l_0 + 5d - l_0 = [6,6]/25 = 0,264 (m)`
`<=> 12.0,048 - 2l_0 = 0,264`
`<=> l_0 = 0,156 (m)`
Độ dãn của lò xo tại VTCB là:
`Deltal_0 = [7 + 2]/2 d - l_0 = 4,5.0,048 - 0,156 = 0,06 (m)`
Lực đàn hồi và lực kéo về ngược chiều nhau khi li độ của vật nằm trong khoảng từ vị trí tự nhiên đến VTCB.
Khoảng thời gian hai lực trên cùng chiều nhau trong một chu kỳ là:
`t = [2pi - 2 arc sin( [Deltal_0]/A)]/omega = [2pi - 2 arc sin( [0,06]/[0,12])]/\sqrt[g/[Deltal_0]] = [2. pi/6 ]/\sqrt[10/[0,06]] `
`≈ 0,41 (s)`
Vật lý học là môn khoa học tự nhiên tập trung vào sự nghiên cứu vật chất và chuyển động của nó trong không gian và thời gian, cùng với những khái niệm liên quan như năng lượng và lực. Vật lý học là một trong những bộ môn khoa học lâu đời nhất, với mục đích tìm hiểu sự vận động của vũ trụ. Hãy khám phá và hiểu rõ những quy luật tự nhiên xung quanh chúng ta!
Lớp 12 - Năm cuối ở cấp trung học phổ thông, năm học quan trọng nhất trong đời học sinh, trải qua bao năm học tập, bao nhiêu kỳ vọng của người thân xung quanh. Những nỗi lo về thi đại học và định hướng tương lai thật là nặng nề. Hãy tin vào bản thân, mình sẽ làm được và tương lai mới đang chờ đợi chúng ta!
Copyright © 2021 HOCTAPSGK