Cơ năng của con lắc lò xo là phần tri thức quan trọng trong nội dung tri thức trình Vật Lý 12 và thường xuyên xuất hiện trong các đề thi THPT quốc gia. Trong bài tập số viết này, Vui Học sẽ giúp những sỹ tử các bạn sỹ tử các thí sinh dự thi tổng hợp phần đông lý thuyết và công thức tính cơ năng của con lắc lò xo cùng những bài số tập vận dụng kèm giải chi tiết mà những sỹ tử các bạn dự thi các em không nên bỏ qua.
1.Khảo sát nghiêng ngả của con lắc lò xo về động lực học
Xét con lắc lò xo một khai mạc gắn vật nhỏ khối lượng m ko đáng nói tới, độ cứng k, 1 khai mạc được giữ một mực. Vật nhỏ sở hữu thể trượt trên mặt phẳng nằm ngang, không ma sát.
- Vị trí thăng bằng của con lắc lò xo là vị trí mà lò xo ko biến Dạng bài tập (hình a)
- lúc ta kéo vật ra khỏi vị trí thăng bằng Để được lò xo dãn ra 1 đoạn nhỏ rồi buông tay (như hình b) ta sẽ thấy vật nao núng loanh quanh vị trí thăng bằng (như hình c và d)
Ta cần xét xem động dao của con lắc lò xo mang phải là ngả nghiêng điều hòa rất hay không:
- Chọn trục tọa độ x như trên hình vẽ.
- Xét vật nhỏ ở li độ x, lò xo giảm một đoạn Δl=xΔ, lực đàn hồi F=−Δl.k
- Tổng những lực tác dụng lên vật rất hay chính là lực đàn hồi của lò xo: F = -kx
- Theo định luật II Niu - tơn ta có:
Trong đó:
F là lực tác dụng
x là li độ của vật
k là độ cứng của lò xo
- Đặt ω2=km ta được a+ω2x=0
Suy ra phương trình nao núng điều hòa của con lắc lò xo là:
- Tần số góc của con lắc: ω=√km
- Chu kì dao động của con lắc: T=2πω=2π√mk
- Lực kéo về là lực luôn hướng về vị trí cân bằng, với độ lớn tỉ lệ thuận sở hữu li độ và gây ra gia tốc cho vật dao động điều hòa.
F=−kx=−mω2x
2. thăm dò động dao của con lắc lò xo về mặt năng lượng
hai.1. Động năng của con lắc lò xo
- Động năng của con lắc lò xo được tính theo công thức:
Wd=12mv2 trong ấy m là khối lượng của vật
2.2. Thế năng của con lắc lò xo
- Thế năng của con lắc lò xo được tính theo công thức:
Wt=12kx2 trong ấy x là li độ của vật
2.3. Cơ năng của con lắc lò xo và sự bảo toàn cơ năng
- Công thức tính cơ năng con lắc lò xo
W=Wd+Wt=12mv2+12kx2
hay W=12kA2=12m\^2A2=const (hằng số)
- Cơ năng của con lắc lò xo tỉ lệ thuận với bình phương của biên độ động dao.
- Người ta đã chứng minh cơ năng của con lắc lò xo sẽ được bảo toàn ví như bỏ qua mọi ma sát.
2.4. Đối sở hữu con lắc lò xo thẳng đứng
- khi vật đang ở vị trí thăng bằng, lò xo thẳng đứng có độ biến Dạng bài tập số là: Δl=mgk⇒T=2π√ΔlgΔ
- Lò xo tại vị trí thăng bằng với chiều dài là: lCB=l0+Δl trong đấy l0 là chiều dài ban sơ của lò xo lúc chưa treo vật
- lúc vật ở vị trí cao nhất chiều dài lò xo đạt cực tiểu: lmin=l0+Δl−A
- lúc vật ở vị trí thấp nhất chiều dài lò xo đạt cực đại: lmin=l0+Δl+A
⇒lCB=lmin+lmax2
- Lực đàn hồi đạt cực đại khi vật ở vị trí thấp nhất:
Fmax = k(ΔΔl + A)
- Lực đàn hồi cực tiểu:
- khi A
- khi Al Fmin=0 (khi vật đi qua vị trí cân bằng)
3. Biểu thức tính cơ năng của con lắc lò xo
- Cơ năng của con lắc lò xo chính là tổng của các Dạng bài tập năng lượng mà lò xo có được. Cơ năng của con lắc lò xo với trị giá xác định (không biến thiên) và được bảo toàn khi bỏ qua ma sát.
- Cơ năng của con lắc lò xo phụ thuộc vào bình phương biên độ ngả nghiêng, không phụ thuộc vào khối lượng của vật được treo vào lò xo.
- Công thức tính cơ năng của con lắc lò xo:
4. bài tập số tập minh họa về cơ năng con lắc lò xo
bài tập số 1: Cho một con lắc lò xo bao gồm có viên bi nhỏ và lò xo có độ cứng bằng 100N/m, con lắc nao núng điều hòa biên độ 0,1m. Chọn mốc thế năng ở vị trí thăng bằng. Tính động năng của con lắc khi viên bi cách vị trí thăng bằng 7cm?
chỉ dẫn giải:
Động năng của con lắc lò xo ấy là:
Xem tiếp tại: https://vuihoc.vn/tin/thpt-co-nang-cua-con-lac-lo-xo-1068.html