a)Gọi \(l_0\left(cm\right)\) là chiều dài ban đầu của lò xo.

Độ lớn của lực nén tỉ lệ với độ dài của lò xo nên:

\(\dfrac{F_1}{F_2}=\dfrac{l_1}{l_2}\Rightarrow\dfrac{10}{20}=\dfrac{l_0-19}{l_0-23}\Rightarrow l_0=15cm\)

b)Độ cứng lò xo: \(k=\dfrac{F}{\Delta l}=\dfrac{10}{0,19-0,15}=250N/m\)

Khi kéo một lực 10N thì lò xo dài:

\(l=\dfrac{F}{k}=\dfrac{10}{250}=0,04m=4cm\)

a) Li độ \(x=4cm=\dfrac{A}{2}\):

\(\omega=5rad/s\)

Động năng:

\(W_đ=\dfrac{1}{2}mv^2=\dfrac{1}{2}m\omega^2\left(A^2-x^2\right)=\dfrac{1}{2}\cdot2\cdot5^2\left(0,08^2-0,04^2\right)\approx0,03J\)

Cơ năng: \(W=\dfrac{1}{2}mv^2_{max}=\dfrac{1}{2}\cdot2\cdot5^2\cdot0,08^2=0,16J\)

Thế năng: \(W_t=W-W_đ=0,16-0,03=0,13J\)

b)Để thế năng bằng động năng: \(W_đ=W_t\)

\(\Rightarrow\dfrac{1}{2}m\omega^2\left(A^2-x^2\right)=\dfrac{1}{2}m\omega^2x^2\)

\(\Rightarrow A^2-x^2=x^2\Rightarrow A^2=2x^2\Rightarrow x=\pm\dfrac{A}{\sqrt{2}}\)

a) Động năng của vật được tính bằng công thức: 

K = (1/2) * 2 * (5)^2 * (0.04)^2 ≈ 0.008 J

U = (1/2) * 2 * (5)^2 * (0.08)^2 - (1/2) * 2 * (5)^2 * (0.04)^2 ≈ 0.032 J. Vậy động năng của vật là khoảng 0.008 J và thế năng của vật là khoảng 0.032 J.

 b) Để tìm li độ mà thế năng bằng động năng, ta giải phương trình U = K: (1/2) * 2 * (5)^2 * A^2 - (1/2) * 2 * (5)^2 * x^2 = (1/2) * 2 * (5)^2 * x^2 (1/2) * 2 * (5)^2 * A^2 = (1/2) * 2 * (5)^2 * x^2 + (1/2) * 2 * (5)^2 * x^2 (1/2) * 2 * (5)^2 * A^2 = 2 * (1/2) * 2 * (5)^2 * x^2 A^2 = 2 * x^2 A = √(2 * x^2) Vậy thế năng bằng động năng khi li độ x = A/√2.

Vì \(S_1>S_2\Rightarrow R_1< R_2\Rightarrow U_2< U_1 \)

\(L=12cm\Rightarrow A=\dfrac{L}{2}=6cm\)

Chu kì dao động: \(T=\dfrac{62,8}{20}=3,14s\approx\pi\left(s\right)\Rightarrow\omega=\dfrac{2\pi}{T}=2\)

Áp dụng pt độc lập: \(x^2+\dfrac{v^2}{\omega^2}=A^2\)

\(\Rightarrow\left(-2\right)^2+\dfrac{v^2}{2^2}=6^2\Rightarrow v=\pm8\sqrt{2}\left(cm/s\right)=\pm0,08\sqrt{2}\left(m/s\right)\)

Mà vật đang chuyển động the chiều dương: \(v=0,08\sqrt{2}\left(m/s\right)\)

Gia tốc vật: 

\(a=-\omega^2x=-2^2\cdot\left(-2\right)=8cm/s^2\)

Chu kì \(T=4s\Rightarrow\omega=\dfrac{2\pi}{T}=\dfrac{2\pi}{4}=\dfrac{\pi}{2}\)

Trong \(t=6s=T+\dfrac{T}{2}\)

Mà quãng đường đi được sau 6s là 48cm nên:

\(S=4A+2A=6A=48\Rightarrow A=8cm\)

Khi \(t=0\) vật qua VTCB và hướng về vị trí biên âm nên \(\varphi_0=\dfrac{\pi}{2}\).

PT dao động: 

\(x=Acos\left(\omega t+\varphi_0\right)=8cos\left(\dfrac{\pi}{2}t+\dfrac{\pi}{2}\right)\left(cm\right)\)

E = a+1/a-1 = a-1+2/a-1

= 1 +  2/a-1

Để E nguyên => 2/a-1 nguyên

Hay 2 chia hết cho (a-1)

=> a - 1 thuộc Ư(2)={±1;±2}

=> a thuộc { 2;0;3;-1}

\(E=\dfrac{a+1}{a-1}=\dfrac{a-1+2}{a-1}=1+\dfrac{2}{a-1}\)

\(E\in Z\Rightarrow2⋮\left(a-1\right)\)

\(\Rightarrow\left(a-1\right)\inƯ\left(2\right)\)

\(\Rightarrow\left(a-1\right)\in\left\{-1;1;-2;2\right\}\) và \(a\in Z\)

\(\Rightarrow a=\left\{0;2;-1;3\right\}\)