Hai vật có khối lượng m1 và m2 đặt trên mặt phẳng nằm ngang, không ma sát. Gắn vật m1 với lò xo nhẹ rồi ép sát vật m2 vào để lò xo bị nén rồi buôn ra. Sau đó hai vật chuyển động đi được quãng đường s1 = 1m, s2 = 3m trong cùng một khoảng thời gian. Bỏ qua ma sát tính khối lượng của hai vật, biết m1 + m2 = 4 kg
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
Đáp án D
Vật m2 sẽ tác dụng ra khỏi vật m1 tại vị trí cân bằng của hệ bởi tại vị trí này:
+) Vật m1 có tốc độ cực đại và bắt đầu giảm
+) Vật m2 sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều với tốc độ bằng tốc độ cực đại
Lò xo có độ dài cực đại là đầu tiên ứng với khoảng thời gian T/4, khi đó Khoảng cách giữa hai vật là
∆ x = ω A T 4 - A = 4 , 6 c m
Hướng dẫn:
Giai đoạn 1: Hai vật dao động điều hòa với biên độ A = 8 cm quanh vị trí cân bằng O từ biên về vị trí cân bằng.
+ Tần số góc dao động của hệ ω = k m 1 + m 2 = k 2 m rad/s.
→ Khi hệ hai vật đến O, ta có v = v m a x = ω A = 8 ω c m / s .
Giai đoạn 1: Vật m1 dao động điều hòa quanh vị trí cân bằng O, vật m2 chuyển động thẳng đều ra xa với tốc độ v 2 = v m a x .
+ Tần số góc của con lắc sau khi vật m 2 tách ra khỏi m 1 ω ' = k m 1 = k m = 2 ω rad/s → T ' = 2 π 2 ω = 2 π ω s.
Tại vị trí vật m 2 tách khỏi vật m 1 , ta có x′ = 0, v ′ = v m a x .
→ Biên độ dao động mới của m 1 là A 1 = v m a x ω ' = 8 ω ω ' = 4 2 cm.
+ Lò xo giãn cực đại lần đầu tiên kể từ thời điểm hai vật tách nhau ứng với Δt = 0,25T s.
→ Khoảng cách giữa hai vật lúc đó là Δ x = x 2 − x 1 = v m a x T ' 4 − A 1 = 8 ω 2 π 4 ω − 4 2 = 3 , 22 cm.
Đáp án D
+ Giai đoạn 1: Cả hai vật cùng dao động với biên độ A, tần số góc ω = k m 1 + m 2 và tốc độ cực đại v 0 = ω A
+ Giai đoạn 2: Đến VTCB m2 tách ra khỏi m1 thì
*m1 dao động điều hòa với tần số góc ω ' = k m 1 và biên độ
(vì tốc độ cực đại không đổi vẫn là v0!).
*m2 chuyển động thẳng đều với vận tốc v0 và khi m1 đến vị trí biên dượng (lần 1) thì m2 đi được quãng đường
Lúc này khoảng cách giữa hai vật:
Hướng dẫn:
+ Vật m 2 sẽ rời khỏi m 2 khi hai vật này đi qua vị trí cân bằng tạm lần đầu tiên
→ Tốc độ của vật m 2 tại vị trí này
v 0 = ω X 0 − x 0 = k m 1 + m 2 X 0 − μ m 1 + m 2 g k = 50 0 , 1 + 0 , 4 0 , 1 − 0 , 05 0 , 1 + 0 , 4 .10 50 = 0 , 95
+ Quãng đường m 2 đi được từ khi rời vật m 1 đến khi dừng lại 1 2 m 2 v 0 2 = μ m 2 g S → S = v 0 2 2 μ g = 0 , 9025 m
→ Vậy tổng thời gian từ khi thả vật m 2 đến khi m 2 dừng lại là t = T 4 + 2 S μ g = 2 , 056 s
Đáp án C
Hướng dẫn:
Ta nhận thấy rằng, trong quá trình chuyển động đến một thời điểm nào đó vật m 2 sẽ tách khỏi vật m 1 , biến cố này chỉ làm thay đổi tần số dao động riêng của vật dao động điều hòa mà không làm thay đổi vị trí cân bằng của hệ dao động điều hòa.
Mặc khác, tại vị trí cân bằng hai vật sẽ có tốc độ cực đại, ngay sau đó vật m 1 sẽ chuyển động chậm dần về biên, vật m 2 thì chuyển động thẳng đều với vận tốc cực đại do đó hai vật sẽ tách ra khỏi nhau tại vị trí này.
Để đơn giản, ta có thể thay thế chuyển động của vật thành hai giai đoạn chuyển động thành phần.
Giai đoạn 1: Hai vật dao động điều hòa với biên độ A = 8 cm quanh vị trí cân bằng O từ biên về vị trí cân bằng.
+ Tần số góc dao động của hệ ω = k m 1 + m 2 = 200 1 , 25 + 3 , 75 = 2 π rad/s.
→ Khi hệ hai vật đến O, ta có v = v m a x = ω A = 2 π . 8 = 16 π c m / s .
Giai đoạn 1: Vật m1 dao động điều hòa quanh vị trí cân bằng O, vật m2 chuyển động thẳng đều ra xa với tốc độ v 2 = v m a x .
+ Tần số góc của con lắc sau khi vật m 2 tách ra khỏi m 1 ω ' = k m 1 = 200 1 , 25 = 4 π rad/s → T = 0,5 s.
Tại vị trí vật m 2 tách khỏi vật m 1 , ta có x′ = 0, v′ = vmax.
→ Biên độ dao động mới của m 1 là A 1 = v m a x ω ' = 16 π 4 π = 4 cm.
+ Lò xo giãn cực đại lần đầu tiên kể từ thời điểm hai vật tách nhau ứng với Δt = 0,25T = 0,125 s.
→ Khoảng cách giữa hai vật lúc đó là Δ x = x 2 – x 1 = v 2 Δ t – A 1 = 16 π . 0 , 125 – 4 = 2 π – 4 c m .
Đáp án A
Áp dụng định luật hai Newton lên vật m1
\(\overrightarrow{F_1}+\overrightarrow{N_1}+\overrightarrow{P_1}=m_1\overrightarrow{a_1}\)
\(\Rightarrow F_1=m_1a_1\)
Áp dụng định luật hai Newton lên vật m2
\(\overrightarrow{F_2}+\overrightarrow{N_2}+\overrightarrow{P_2}=m_2\overrightarrow{a_2}\)
\(\Rightarrow F_2=m_2a_2\)
Lại có: \(F_1=F_2\Rightarrow m_1a_1=m_2a_2\)
Mà \(a=\dfrac{2s}{t^2}\)
\(\Rightarrow m_1s_1=m_2s_2\)
\(\Leftrightarrow m_1=3m_2\) (1)
Có: \(m_1+m_2=3\) (2)
Từ (1) và (2) giải hệ phương trình ta được: \(\left\{{}\begin{matrix}m_1=3\left(kg\right)\\m_2=1\left(kg\right)\end{matrix}\right.\)