Một vật nặng khối lượng 10(g) có thể chuyển động không ma xát trên mặt bàn nằm ngang,được gắn với lò xo có độ cứng k=80(N/m) và có khối lượng kông đáng kể.Người ta nên lò xo là xao cho độ dài của lò xo giảm đi 2(cm), rồi bỏ tay ra.tính vận tốc của vật khi qua vị trí cân bằng?
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
Đáp án C
Hướng dẫn:
Hai vật sẽ tách khỏi nhau khi chúng cùng đi qau vị trí cân bằng. Tần số góc của hệ dao động ω = k 2 m .
→ Tốc độ của vật m tại vị trí hai vật tách nhau v = v m a x = ω A = 8 ω .
+ Biến cố xảy ra chỉ làm thay đổi tần số góc của hệ dao động mà không làm thay đổi vị trí cân bằng của hệ.
→ Tần số góc của hệ dao động lúc sau ω = k m = 2 ω .
→ Biên độ dao động mưới của vật m là A = v m a x ω ' = 8 ω ω ' = 4 2 cm.
+ Năng lượng của hệ E = 0 , 5 k A ' 2 = 16 m J .
Đáp án A
Sau khi thả hai vật sẽ cùng chuyển động nhanh dần đến vị trí lò xo không biến dạng (VTCB). Tại VTCB 2 vật sẽ tách nhau ra, vật 1 dao động điều hòa còn vật 2 chuyển động thẳng đều theo chiều cũ với vận tốc bằng vận tốc khi vừa tách nhau.
- Từ lúc thả vật đến lúc lò xo đến VTCB, hệ 2 vật dao động với tần số góc
(rad/s).
- Tại VTCB 2 vật tách ra, khi đó
Vật 2 chuyển động thẳng đều với vận tốc
cm/s.
Vật 1 dao động điều hòa với tần số góc mới
và biên độ mới
Khi lò xo bị dãn nhiều nhất thì vật 1 đang ở biên → khoảng thời gian chuyển động của vật 2 kể từ lúc 2 vật tách nhau đến lúc lò xo giãn nhiều nhất bằng thời gian vật 1 đi từ VTCB đến biên lần đầu tiên và bằng t = T/4 = 0,4/4 = 0,1 s.
Quãng đường vật 2 đi được trong 0,1 s là
Khoảng cách hai vật khi lò xo giãn cực đại lần đầu là
∆x =
Đáp án D
Ta có thể chia quá trình diễn ra của bài toán thành hao giai đoạn sau:
Giai đoạn 1: Hệ con lắc gồm lò xo có độ cứng k và vật m = m 1 + m 2 dao động điều hòa với biên độ A = 8 cm quanh vị trí cân bằng O vị trí lò xo không biến dạng.
+) Tần số góc của dao động ω = k m 1 + m 2 = 2 π rad / s
+) Tốc độ của hệ hai vật khi đi qua vị trí cân bằng v 0 = ω A = 16 π cm / s
Giai đoạn 2: Vật m 2 tách ra khỏi vật m 1 tại O chuyển động thẳng đều với vận tốc v 0 , vật m 1 vẫn dao động điều hòa quanh O.
+) Tần số góc của dao động m 1 : ω ' = k m 1 = 4 π rad / s
+) Biên độ dao động của m 1 A' = v 0 ω ' = 4 cm
Lò xo giãn cực đại lần đầu tiên ứng với m 1 đang ở vị trí biên, khi đó m 2 đã chuyển động với khoảng thời gian tương ứng là ∆ t = T ' 4 = 1 8 s
∆ x = v 0 ∆ t - A ' = 2 π - 4 cm
Đáp án D
Ta có thể chia quá trình diễn ra của bài toán thành hai giai đoạn sau:
Giai đoạn 1: Hệ con lắc gồm lò xo có độ cứng k và vật m = m 1 + m 2 dao động điều hòa với biên độ A = 8 cm quanh vị trí cân bằng O (vị trí lò xo không biến dạng.
+ Tần số góc của dao động:
+ Tốc độ của hệ hai vật khi đi qua vị trí cân bằng v 0 = ωA = 16 π cm/s.
Giai đoạn 2: Vật m 2 tách ra khỏi vật m 1 tại O chuyển động thẳng đều với vận tốc v 0 , vật m 1 vẫn dao động điều hòa quanh O.
+ Tần số góc của dao động m 1 :
+ Biên độ dao động của m 1 :
Lò xo giãn cực đại lần đầu tiên ứng với m 1 đang ở vị trí biên, khi đó m 2 đã chuyển động với khoảng thời gian tương ứng là ∆ t = T ' 4 = 1 8 s.
Khoảng cách giữa hai vật:
Vì trọng lực cân bằng với phản lực của mặt bàn và lực ma sát được bỏ qua nên hệ vật-lò xo là cô lập.
Năng lượng của hệ ở vị trí lò xo bị nén: W1=Wđ1+Wthđ1+Wtđh1
(Với Wthd là thế năng hấp dẫn, Wtđh là thế năng đàn hồi).
Năng lượng của hệ khi đi qua vị trí cân bằng:
W2=Wđ2+Wthd1+Wtđh1=Wđ2+Wthd2+Wtđh2
Vì hệ chuyển động trên mặt phẳng nằm ngang nên thế năng hấp dẫn không thay đổi: Wthd1=Wthd2.
Do đó: Wđ1+Wtđh1=Wđ2+Wthd2
0+12kx2=12mv2+0⇒12kx2=12mv2
⇒v=xkm−−−√=0,25m/s