Cho con lắc lò xo được treo thẳng đứng (như hình bên), trong đó vật nặng m có khối lượng 300g và lò xo (khối lượng không đáng kể) có độ cứng 100 N/m. Ban đầu vật m ở vị trí lò xo không bị biến dạng, truyền cho vật vận tốc theo phương thẳng đứng có độ lớn v0, sau đó vật dao động điều hòa. Lấy g=10m/s2. Để lực do lò xo tác dụng vào điểm treo I không vượt quá 8N thì giá trị lớn nhất của v0

Hình ảnh

A.  

0,73 m/s.

B.  

1,35 m/s.

C.  

0,91 m/s.

D.  

0,55 m/s.

Đáp án đúng là: A

Tần số góc:  ω=km\omega = \sqrt{\dfrac{\text{k}}{\text{m}}}
Độ biến dạng của lò xo ở VTCB:  Δ(l)0=mgk\Delta \left(\text{l}\right)_{0} = \dfrac{\text{mg}}{\text{k}}
Lực đàn hồi:  (F)dh=kΔl\left(\text{F}\right)_{\text{dh}} = \text{k} \Delta \text{l}
Công thức độc lập với thời gian:  v=ω(A)2(x)2\text{v} = \omega \sqrt{\left(\text{A}\right)^{2} - \left(\text{x}\right)^{2}}
Giải chi tiết:
Tần số góc của con lắc là:
ω=km=1000,3=10103  (rad/s)\omega = \sqrt{\dfrac{\text{k}}{\text{m}}} = \sqrt{\dfrac{100}{0 , 3}} = 10 \sqrt{\dfrac{10}{3}} \textrm{ }\textrm{ } \left( \text{rad} / \text{s} \right)
Ở VTCB, lò xo giãn một đoạn là:
Δ(l)0=mgk=0,3.10100=0,03  (m)=3  (cm)\Delta \left(\text{l}\right)_{0} = \dfrac{\text{mg}}{\text{k}} = \dfrac{0 , 3 . 10}{100} = 0 , 03 \textrm{ }\textrm{ } \left( \text{m} \right) = 3 \textrm{ }\textrm{ } \left( \text{cm} \right)
Lực đàn hồi lớn nhất tác dụng vào điểm treo I là:
(F)dhmax=k(Δ(l)0+A)=>8=100.(0,03+A)A=0,05  (m)=5  (cm)\left(\text{F}\right)_{\text{dh} max} = \text{k} \left( \Delta \left(\text{l}\right)_{0} + \text{A} \right) = > 8 = 100 . \left( 0 , 03 + \text{A} \right) \\ \Rightarrow A = 0 , 05 \textrm{ }\textrm{ } \left( \text{m} \right) = 5 \textrm{ }\textrm{ } \left( \text{cm} \right)
Tại vị trí lò xo không biến dạng, vật có li độ  x=3  cm\text{x} = - 3 \textrm{ }\textrm{ }\text{cm}, ta có công thức độc lập với thời gian:
v0=ωA2x2=10103.0,(05)20,(03)20,73(m/s)v_{0} = \omega \sqrt{A^{2} - x^{2}} = 10 \sqrt{\dfrac{10}{3}} . \sqrt{0 , \left(05\right)^{2} - 0 , \left(03\right)^{2}} \approx 0 , 73 \left( m / s \right)


 

Câu hỏi tương tự:


Đề thi chứa câu hỏi này:

10 câu ôn phần Vật Lý - Đánh giá năng lực ĐHQG TPHCM có đáp ánVật lýĐGNL ĐH Quốc gia TP.HCM

1 mã đề 10 câu hỏi 10 phút

9,748 lượt xem 5,194 lượt làm bài