Một con lắc lò xo treo vào một điểm cố định dao động điều hòa theo phương thẳng đứng. Tại thời điểm lò xo dãn 2cm, tốc độ của vật là \( 4\sqrt 5 v(cm/s)\) ; tại thời điểm lò xo dãn 4cm, tốc độ của vật là\( 6\sqrt 2 v(cm/s)\); tại thời điểm lò xo dãn 6cm, tốc độ của vật là \( 6v(cm/s)\) . Lấy g=9,8(m/s2), Trong một chu kì, tốc độ trung bình của vật trong khoảng thời gian lò xo bị dãn có giá trị gần nhất với giá trị nào sau đây:
A. 1,26(m/s)
B. 1,43(m/s)
C. 1,21(m/s)
D. 1,52(m/s)
Lời giải của giáo viên
Chọn chiều dương hướng xuống, gốc O tại VTCB. Gọi a là độ dãn của lò xo khi vật cân bằng, li độ của vật khi lò xo dãn Δl là ∆l-a (cm); ω là tần số góc và A là biên độ của vật.
Áp dụng công thức độc lập với thời gian: \( {{A^2} = {x^2} + {{(\frac{v}{\omega })}^2}}\)
Ta có hpt:
\( \left\{ \begin{array}{l} {A^2} = {(2 - a)^2} + {(\frac{{4\sqrt 5 v}}{\omega })^2}\\ {A^2} = {(4 - a)^2} + {(\frac{{6\sqrt 2 v}}{\omega })^2}\\ {A^2} = {(6 - a)^2} + {(\frac{{3\sqrt 6 v}}{\omega })^2} \end{array} \right. \to \left\{ \begin{array}{l} {(2 - a)^2} + {(\frac{{4\sqrt 5 v}}{\omega })^2} = {(4 - a)^2} + {(\frac{{6\sqrt 2 v}}{\omega })^2}\\ {(4 - a)^2} + {(\frac{{6\sqrt 2 v}}{\omega })^2} = {(6 - a)^2} + {(\frac{{3\sqrt 6 v}}{\omega })^2} \end{array} \right. \to \left\{ \begin{array}{l} {(\frac{v}{\omega })^2} = \frac{{3 - a}}{2}(1)\\ {(\frac{v}{\omega })^2} = \frac{{10 - 2a}}{2}(2) \end{array} \right.\)
Giải hpt(1), (2):
\(\left\{ \begin{array}{l} a = 1,4cm\\ \frac{{{v^2}}}{{{\omega ^2}}} = 0,8(c{m^2}) \end{array} \right.\)⇒ Biên độ A=8,022cm
Chu kỳ dao động:
\(\begin{array}{l} \omega = \sqrt {\frac{g}{a}} = \sqrt {\frac{{9,8}}{{0,014}}} = 24,46(cm/s)\\ \to T = \frac{{2\pi }}{\omega } = \frac{{2\pi }}{{24,46}} = 0,2375(s) \end{array}\)
Thời gian lò xo dãn trong một chu kì ứng với vật chuyển động giữa hai li độ -1,4 cm và 8,022cm. Ta chỉ cần tính tốc độ trung bình khi vật đi từ điểm có li độ -1,4 cm đến biên có li độ 8,022 cm với thời gian chuyển động \( t = \frac{T}{4} + \frac{T}{{2\pi }}.\arcsin (\frac{a}{A}) = 0,066s\) và quãng đường
s = A + a = 9,422 (cm).
Vậy tốc độ trung bình là: \( {v_{ttb}} = \frac{S}{t} = \frac{{9,422}}{{0,066}} \approx 142,75(cm/s) = 1,43(m/s)\)
CÂU HỎI CÙNG CHỦ ĐỀ
Đặt một điện áp xoay chiều tần số f=50Hz và giá trị hiệu dụng U = 80V vào hai đầu đoạn mạch gồm R, L và C mắc nối tiếp. Biết cuộn cảm thuần có độ tự cảm L=\( \frac{{0,6}}{\pi }\)H, tụ điện có điện dung C=\( \frac{{{{10}^{ - 4}}}}{\pi }\)F và công suất tỏa nhiệt trên điện trở R là 80W. Giá trị của điện trở thuần R là:
Đặt điện áp \(u =U \sqrt{2}\cos (\omega t + \varphi )\) (U và ω không đổi) vào hai đầu đoạn mạch AB. Hình bên là sơ đồ mạch điện và một phần đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của điện áp uMB giữa hai điểm M, B theo thời gian t khi K mở và khi K đóng. Biết điện trở R = 2r. Giá trị của U là:
Vai trò của máy biến thế trong truyền tải điện năng dùng để.
Một sóng cơ có tốc độ truyền sóng là v, tần số f. Bước sóng là
Một con lắc lò xo gồm lò xo có độ giãn \( {\Delta l}\). Chu kì dao động điều hòa của vật được xác định bởi biểu thức:
Một mạch dao động LC gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm \( \frac{{{{10}}}}{\pi }\)mH mắc nối tiếp với tụ điện có điện dung \( \frac{{{{10}^{ - 10}}}}{\pi }\)F . Chu kì dao động điện từ riêng của mạch này bằng:
Khi nói về một hệ dao động cưỡng bức ở giai đoạn ổn định, phát biểu nào dưới đây là sai?
Điện áp xoay chiều \( u = 220\sqrt 2 \cos (100\pi t)(V)\) có giá trị hiệu dụng là
Mạch dao động LC lí tưởng gồm tụ điện có điện dung C, cuộn cảm thuần có độ tự cảm L. Trong mạch có dao động điện từ tự do. Biết hiệu điện thế cực đại giữa hai bản tụ điện là U₀. Năng lượng điện từ của mạch bằng
Ban đầu một mẫu chất phóng xạ nguyên chất có khối lượng m₀, chu kì bán rã của chất này là 3,8 ngày. Sau 15,2 ngày khối lượng của chất phóng xạ đó còn lại là 2,24g. Khối lượng m₀ là
Một máy phát điện xoay chiều một pha có phần cảm là rôto quay với tốc độ 375 vòng/phút. Tần số của suất điện động cảm ứng mà máy phát tạo ra là 50Hz. Số cặp cực của rôto bằng
Đặt điện áp \( u = 100\cos (\omega t + \frac{\pi }{6})(V)\) vào hai đầu một đoạn mạch có điện trở thuần, cuộn cảm thuần và tụ điện mắc nối tiếp thì dòng điện qua mạch là\( i = 2\cos (\omega t + \frac{\pi }{3})(A)\)) . Công suất tiêu thụ của đoạn mạch là
Khi nói về tia X (tia Rơn-ghen), phát biểu nào sau đây là sai?
Khi nói về sự phản xạ của sóng cơ trên vật cản cố định, phát biểu nào sau đây đúng?