Lớp 12Vật Lý

Chu kì dao động của con lắc lò xo phụ thuộc vào

Câu hỏi: Chu kì dao động của con lắc lò xo phụ thuộc vào

A. biên độ dao động

B. cấu tạo của con lắc lò xo

Bạn đang xem: Chu kì dao động của con lắc lò xo phụ thuộc vào

C. cách kích thích dao động

D. chiều dài của lò xo

Lời giải: 

Đáp án đúng: B. cấu tạo của con lắc lò xo

Giải thích:

Chu kỳ dao động của con lắc lò xo: 

Vậy chu kỳ T chỉ phụ thuộc vào cấu tạo của con lắc lò xo

Cùng THPT Ninh Châu tìm hiểu về con lắc lò xo nhé!

Chu kì dao động của con lắc lò xo phụ thuộc vào (ảnh 2)

I. Khái niệm con lắc lò xo

+ Cấu tạo : Con lắc lò xo là một cơ hệ gồm một lò xo có độ cứng k, một đầu cố định, một đầu gắn vật có khối lượng m.

Chu kì dao động của con lắc lò xo phụ thuộc vào (ảnh 3)

Vị trí cân bằng của vật là vị trí khi lò xo không biến dạng. Vật sẽ đứng yên mãi ở vị trí này nếu lúc đầu nó đứng yên.

Kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng cho lò xo dãn ra một đoạn nhỏ rồi buông tay, ta thấy vật dao động trên một đoạn thẳng quanh vị trí cân bằng.

+ Con lắc lò xo là một hệ dao động điều hòa nếu thỏa mãn điều kiện: lò xo có khối lượng không đáng kể; bỏ qua mọi ma sát và lực cản của môi trường.

II. Phương trình dao động

– Xét một con lắc lò xo nằm ngang: vật có khối lượng m, lò xo có độ cứng k, mặt ngang không ma sát.

Chu kì dao động của con lắc lò xo phụ thuộc vào (ảnh 4)

Chọn trục tọa độ như hình vẽ, gốc tọa độ ở VTCB (vị trí lò xo không biến dạng).

Chu kì dao động của con lắc lò xo phụ thuộc vào (ảnh 5)

 A, φ∶ được xác định từ điều kiện ban đầu của bài toán.

III. Lực trong con lắc lò xo

– Lực đàn hồi Fđh: là lực xuất hiện khi lò xo bị biến dạng.

Fđh = -k∆l (Với ∆l là độ biến dạng của lò xo, so với vị trí lò xo không biến dạng)

– Lực phục hồi (lực hồi phục): là hợp lực tác dụng lên vật dao động điều hòa.

Fph = ma = -kx (Với x là li độ của vật, so với VTCB)

Lực phục hồi luôn hướng về vị trí cân bằng.

– Nhận xét

+ Trong con lắc lò xo nằm ngang: x = ∆l ( do VTCB là vị trí lò xo không biến dạng)

+ Trong con lắc lò xo thẳng đứng:

Chu kì dao động của con lắc lò xo phụ thuộc vào (ảnh 6)

Tại VTCB, tổng hợp lực bằng 0: k∆l0 = mg

→ Độ biến dạng của lò xo ở VTCB ∆l0 = mg/k

(VTCB khác vị trí lò xo không biến dạng).

Chu kì dao động của con lắc lò xo phụ thuộc vào (ảnh 7)

IV. Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt năng lượng

1. Động năng của con lắc lò xo

– Động năng của con lắc lò xo là động năng của vật m:

Chu kì dao động của con lắc lò xo phụ thuộc vào (ảnh 8)

3. Cơ năng của con lắc lò xo. Sự bảo toàn cơ năng

– Cơ năng của con lắc:

Chu kì dao động của con lắc lò xo phụ thuộc vào (ảnh 9)

– Khi không có ma sát thì cơ năng của con lắc được bảo toàn. Nó chỉ biến đổi từ thế năng sang động năng và ngược lại.

Chu kì dao động của con lắc lò xo phụ thuộc vào (ảnh 10)

*Nhận xét:

– Động năng và thế năng của con lắc lò xo biến thiên điều hòa cùng tần số góc 2ω, tần số 2f, chu kì T/2

– Thời gian liên tiếp giữa hai lần động năng bằng thế năng là T/4

– Cơ năng của con lắc lò xo luôn được bảo toàn và tỉ lệ với bình phương biên độ dao động

V. Cách viết phương trình dao động của Con lắc lò xo 

Phương trình dao động của con lắc lò xo có dạng x = Acos(ωt + Φ), tìm A, ω, Φ là ta viết được phương trình dao động của con lắc.

Sử dụng:

Chu kì dao động của con lắc lò xo phụ thuộc vào (ảnh 11)

( lấy nghiệm “ – “ khi v > 0 ; lấy nghiệm “+” khi v < 0), với xo, vo là li độ và vận tốc tại thời điểm t = 0.

Ví dụ: Con lắc lò xo dao dộng điều hòa theo phương thắng đứng với tần số 4,5 Hz.Trong quá trình dao động,chiều dài lò xo biến đổi từ 4040 cm đến 56 cm. Chọn trục 0x thắng đứng hướng lên, gốc 0 tại vị trí cân bằng, lúc t = 0 lò xo dài 52 cm và vật đi ra xa vị trí cân bằng. Phương trình dao động của vật là?

Hướng dẫn:

Ta có ω = 2πf = 9π rad/s.

Chu kì dao động của con lắc lò xo phụ thuộc vào (ảnh 12)

Chọn trục Ox thẳng đứng có chiều dương hướng lên, gốc tại vtcb.

Lúc t = 0, lò xo dài 52 cm và vật đi ra xa vtcb tức là vật đang ở vị trí x = -A/2 = -4 cm và chuyển động theo chiều âm → Φ = 2π/3.

→ Phương trình x = 8cos(9πt + 2π /3) cm.

Đăng bởi: THPT Văn Hiến

Chuyên mục: Lớp 12, Vật Lý 12

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.

Back to top button