Một con lắc lò xo treo thẳng đứng dao động điều hòa. Chu kỳ — Không quảng cáo

Một con lắc lò xo treo thẳng đứng dao động điều hòa Chu kỳ và biên độ dao động của con lắc lần lượt là 0,4 và 4\(\sqrt 2 \)


Đề bài

Một con lắc lò xo treo thẳng đứng dao động điều hòa. Chu kỳ và biên độ dao động của con lắc lần lượt là 0,4 và 4\(\sqrt 2 \) cm. Lấy gia tốc trọng trường g =10 m/s 2 và  π 2 = 10 . Thời gian ngắn nhất từ khi lực đàn hồi của lò xo có độ lớn cực đại đến khi lực đàn hồi có độ lớn cực tiểu là

  • A.
    0,1s
  • B.
    0,15s
  • C.
    \(\sqrt 2 \)s
  • D.
    0,2s
Phương pháp giải

Từ T = 0,4 ta tìm được độ dãn ban đầu của lò xo.

Tần số góc:

\(\omega  = \frac{{2\pi }}{T} = \sqrt {\frac{g}{{\Delta {l_0}}}} \)

Độ dãn cực đại của lò xo là (A + ∆l 0 ) ứng với biên dương, khi đó lực đàn hồi cực đại. (Đáp án trục Ox hướng xuống dưới)

Khi lò xo ở vị trí không dãn thì lực đàn hồi cực tiểu và bằng 0. Sử dụng giản đồ vecto tìm thời gian vật đi từ biên dương đến bị trí  - ∆l 0

Từ T = 0,4s ta tìm được độ dãn ban đầu của lò xo.

Tần số góc:

\(\omega  = \frac{{2\pi }}{T} = \sqrt {\frac{g}{{\Delta {l_0}}}}  \Rightarrow \frac{{2\pi }}{{0,4}} = \sqrt {\frac{g}{{\Delta {l_0}}}}  \Rightarrow \Delta {l_0} = 0,04m = 4cm\)

Độ dãn cực đại của lò xo là (A + ∆l 0 ) ứng với biên dương, khi đó lực đàn hồi cực đại. (Đáp án trục Ox hướng xuống dưới)

Khi lò xo ở vị trí không dãn thì lực đàn hồi cực tiểu và bằng 0. Sử dụng giản đồ vecto tìm thời gian vật đi từ biên dương đến bị trí - ∆l 0

Ta có : \(\varphi  = \frac{\pi }{2} + \arccos \frac{{\Delta {l_0}}}{A} = \frac{\pi }{2} + \frac{\pi }{4} = \frac{{3\pi }}{4}\)

Thời gian : \(t = \frac{\varphi }{{2\pi }}.T = \frac{{\frac{{3\pi }}{4}}}{{2\pi }}.0,4 = 0,15s\)

Đáp án B.

Đáp án : B