Một lò xo nhẹ có độ cứng 100 N/m, đầu trên được treo vào một điểm cố định, đầu dưới gắn vào vặt nhỏ A có khối lượng 250 g; vật A được nối với vật nhỏ B có khối lượng 250 g bằng một sợi dây mềm, mảnh, nhẹ, không dãn và đủ dài. Từ vị trí cân bằng của hệ, kéo vật B thẳng đứng xuống dưới một đoạn 10 cm rồi thả nhẹ để vật B đi lên với vận tốc ban đầu bằng không. Bỏ qua các lực cản, lấy giá
trị gia tốc trọng trường g = 10 m/s2. Quãng đường đi được của vật A từ khi thả tay cho đến khi vật Adừng lại lần đầu tiên là
A. 22,5 cm.
B. 21,6 cm.
C. 19,1 cm
D. 20,0 cm.
Lời giải của giáo viên
Độ dãn của lò xo tại VTCB O1 khi treo hai vật A và B.
Ta chia quá trình chuyển động của vật A thành các giai đoạn sau:
+ Giai đoạn 1: Khi kéo vật B xuống 1 đoạn 10cm (Vật A đến vị trí I) rồi buông nhẹ thì vật A dao động với biên độ A1=10cm
Tần số góc: \( {\omega _1} = \sqrt {\frac{k}{{2m}}} = \sqrt {\frac{{100}}{{2.0,25}}} = 10\sqrt 2 (rad/s)\)
+ Giai đoạn 2: Khi vật đến vị trí M tức là:
\(\begin{array}{l} {x_M}({O_1}) = - \Delta l = - 5cm\\ \to {v_M} = \omega \sqrt {{A_1}^2 - {x_M}^2} = 10\sqrt 2 .\sqrt {{{10}^2} - {5^2}} = 50\sqrt 6 (cm/s) \end{array}\)
+ Lúc này lực đàn hồi thôi tác dụng, sợi dây bị chùng, vật B xem như được ném lên với vận tốc ban đầu vM.
+ Lúc này vật A dao động điều hoà với VTCB là O2 cao hơn O1 một đoạn: x0=O1O2=mB.g/ k=0,25.10/ 100 = 2,5cm
⇒xM(O2)=2,5cm
Khi đó tần số góc là: \( {\omega _2} = \sqrt {\frac{k}{m}} = \sqrt {\frac{{100}}{{0,25}}} = 20(rad/s)\)
+ Biên độ dao động của vật A lúc này là:
\( {A_2} = \sqrt {{x_M}^2 + {{(\frac{{{v_M}}}{{{\omega _2}}})}^2}} = \sqrt {{{2,5}^2} + {{(\frac{{50\sqrt 6 }}{{20}})}^2}} = 6,61cm\)
+ Quãng đường đi được của vật A từ khi thả tay cho đến khi vật A dừng lại lần đầu tiên, tức là vị trí P (biên âm) là:
d = IO2+O2P = A1+ x0+A2 = 10+2,5+6,61=19,1cm
CÂU HỎI CÙNG CHỦ ĐỀ
Một vật khối lượng m, dao động điều hòa với phương trình x = Acosωt. Mốc thế năng ở vị trícân bằng, động năng cực đại của vật này bằng
Một con lắc lò xo gồm lò xo có độ cứng k gắn vật m dao động điều hòa với tần số góc ω. Tần số góc dao động của con lắc được xác định theo công thức là
Một con lắc dao động tắt dần trong môi trường với lực ma sát rất nhỏ. Cứ sau mỗi chu kì, phần năng lượng của con lắc bị mất đi 8%. Trong một dao động toàn phần biên độ giảm đi bao nhiêu phần trăm?
Hai con lắc đơn dao động điều hòa tại cùng một vị trí trên Trái Đất. Chiều dài và chu kì dao động của con lắc đơn lần lượt là l1 và l2 và T1, T2. Biết \( \frac{{{T_1}}}{T_2} = \frac{1}{2}\). Hệ thức đúng là:
Một con lắc lò xo treo thẳng đứng, tại vị trí cân bằng lò xo dãn ∆ℓ0, kích thích cho con lắc dao động điều hòa theo phương thẳng đứng với chu kì T. Trong một chu kỳ khoảng thời gian để lực đàn hồi tác dụng vào vật cùng chiều với trọng lực là T/4. Biên độ dao động của vật là
Một con lắc đơn có chiều dài dây treo là ℓ, dao động điều hòa với biên độ góc \(\alpha_0\)(rad). Biênđộ dao động của con lắc đơn là
Phương trình dao động điều hòa của một chất điểm là \( x = A\cos (\omega t - \frac{\pi }{2})(cm)\). Hỏi gốc thời gian được chọn lúc nào ?
Phát biểu nào sau đây đúng ? Trong từ trường, cảm ứng từ tại một điểm
Đoạn mạch xoay chiều có cường độ dòng điện tức thời cùng pha với điện áp ở hai đầu của đoạn mạch, đoạn mạch này
Tốc độ ánh sáng trong không khí là v1, trong nước là v2. Một tia sáng chiếu từ nước ra ngoài không khí với góc tới là i, có góc khúc xạ là r. Kết luận nào dưới đây là đúng?
Đặt vào hai đầu một đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp một điện áp xoay chiều u = Uo cos(ωt+ π/2) thì cường độ dòng điện trong mạch là i = Io cos(ωt+ π/3). Đoạn mạch này có:
Chọn câu đúng. Một vật dao động điều hòa đang chuyển động từ vị trí cân bằng đến vị trí biên âm thì
Trên mặt nước có hai nguồn kết hợp dao động ngược pha A và B. Những điểm năm trên đường trung trực của đoạn AB trên mặt nước sẽ