Đề bài - bài i.10 trang 16 sbtvật lí 12

Một con lắc lò xo dao động theo trục \[x\]nằm ngang. Lò xo có độ cứng \[100N/m\]; vật có khối lượng \[1,00kg\]. Bỏ qua ma sát. Tại \[t = 0\] vật được kéo ra khỏi vị trí cân bằng cho lò xo dãn ra \[10cm\] rồi thả không vận tốc đầu. Chọn gốc tọa độ tại vị trí cân bằng.

Đề bài

Một con lắc lò xo dao động theo trục \[x\]nằm ngang. Lò xo có độ cứng \[100N/m\]; vật có khối lượng \[1,00kg\]. Bỏ qua ma sát. Tại \[t = 0\] vật được kéo ra khỏi vị trí cân bằng cho lò xo dãn ra \[10cm\] rồi thả không vận tốc đầu. Chọn gốc tọa độ tại vị trí cân bằng.

\[a]\] Tính chu kì và biên độ dao động.

\[b]\] Viết phương trình dao động.

\[c]\] Tính cơ năng của con lắc.

Phương pháp giải - Xem chi tiết

a] Sử dụng công thức tính chu kì con lắc lò xo: \[T = 2\pi \sqrt {\dfrac{m}{k}} \]

Sử dụng công thức độc lập với thời gian giữa li độ và vận tốc: \[A = \sqrt {{x^2} + \dfrac{{{v^2}}}{{{\omega ^2}}}} \]

b] Vận dụng các bước viết phương trình dao động điều hòa: tìm \[\omega \], tìm \[A\], tìm pha ban đầu \[\varphi \]

c] Sử dụng công thức tính cơ năng: \[{\rm{W}} = \dfrac{1}{2}k{A^2}\]

Lời giải chi tiết

a] Tần số góc: \[\omega = \sqrt {\dfrac{k}{m}} = \sqrt {\dfrac{{100}}{1}} = 10[rad/s]\]

Chu kì con lắc lò xo: \[T = \dfrac{{2\pi }}{\omega } = \dfrac{{2\pi }}{{10}} = \dfrac{\pi }{5}[s]\]

Tại \[t = 0:\left\{ \begin{array}{l}x = 10cm\\v = 0\end{array} \right.\] :

Ta có: \[A = \sqrt {{x^2} + \dfrac{{{v^2}}}{{{\omega ^2}}}} = \sqrt {{{10}^2} + 0} = 10[cm]\]

b] Tại \[t = 0:\left\{ \begin{array}{l}x = A\cos \varphi = A\\v = - \sin \varphi = 0\end{array} \right. \Rightarrow \varphi = 0\]

phương trình dao động điều hòa là: \[x = 10\cos [10t][cm]\]

c] Cơ năng con lắc: \[{\rm{W}} = \dfrac{1}{2}k{A^2} = \dfrac{1}{2}.100.0,{1^2} = 0,5[N]\]

Video liên quan

Chủ Đề