Một đĩa có khối lượng M = 100g được gắn vào một lò xo có chiều dài tự nhiên L= 60cm và độ cứng k = 50N / m (như hình vẽ). Từ độ cao h, người ta thả rơi tự do một vật nhỏ cỏ khối lượng m = 100g không vận tốc ban đầu Vật m rơi xuống và dính chặt vào đĩa M. Biết lực nén cực đại của lò xo lên sản là Fmax = 84N. Hỏi vật m được thả rơi từ độ cao h bằng bao nhiêu? Bỏ qua mọi lực cản và khối lượng của lò xo. Lấy g = 10m / (s ^ 2)
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
+ Giai đoạn 1: Vật rơi xuống đĩa, vận tốc của vật khi chạm đĩa: \(v=\sqrt{2gh}=\sqrt{2.10.0,5}=\sqrt{10}\)(m/s) = \(100\sqrt{10}\)(cm/s)
Với h = 50 cm là độ cao so với mặt đĩa
+ Giai đoạn 2: Vật và đĩa cùng dao động, là dao động điều hòa.
Ở VTCB, lò xo nén: \(\Delta l_0=\frac{mg}{k}=\frac{0,1.10}{80}=0,0125m=1,25cm\)
Điều đó có nghĩa, sau khi vật chạm mặt đĩa thì nó đang có li độ -1,25cm và vận tốc \(100\sqrt{10}\)(cm/s)
\(\omega=\sqrt{\frac{k}{m}}=\sqrt{\frac{80}{0,1}}=20\sqrt{2}\)(rad/s)
Biên độ dao động: \(A=\sqrt{x^2+\frac{v^2}{\omega^2}}=\sqrt{1,25^2+\left(\frac{100\sqrt{10}}{20\sqrt{2}}\right)^2}=11,25cm\)
Lực nén của lò xo lên sàn đạt cực đại khi vật ở vị trí thấp nhất (biên độ dương)
Khi đó, lò xo nén: 11,25 + 1,25 = 12,5cm = 0,125m.
Lực đàn hồi max: \(F_{đh}=80.0,125=10N\)
Chọn D
+ Vận tốc của vật lúc chạm đĩa:
+ Tần số góc dao động của con lắc lò xo:
+ Vị trí cân bằng của hệ cách vị trí ban đầu:
+ Biên độ dao động của hệ:
+ Năng lượng dao động của vật:
Đáp án B
Chọn gốc thế năng là mặt đất
+ Xét thời điểm t 1 khi vật m cách mặt đất 45cm ta có thế năng trọng tường của vật là: W t 1 = m g h = 0,4.10.0,45 ( J )
+ Xét thời điểm khi mà vật nén lò xo cực đại lần đầu tiên từ sau khi thả rơi, ta có vật ở độ cao h 1 với l 0 = h 1 + A + Δ l 0 ⇒ h 1 = 0,37 − Δ l 0 − A
Lại có Δ l 0 = m g k = 0,04 ( m ) ⇒ h 1 = 0,33 − A ( m )
Vì khi xuống vị trí thấp nhất, vận tốc của vật bằng 0 nên cơ năng tại thời điểm đó bằng tổng thế năng đàn hồi cộng thế năng trọng tường tại vị trí đó
⇒ W = k Δ l 0 + A 2 2 + m g h
Mà W t 1 = W ⇒ A = 4 5 ( c m )
Đáp án B
Chọn gốc thế năng là mặt đất.
+ Xét thời điểm t1 khi vật m cách mặt đất 45cm ta có thế năng trọng tường của vật là:
+ Xét thời điểm khi mà vật nén lò xo cực đại lần đầu tiên từ sau khi thả rơi, ta có vật ở độ cao h1 với
Lại có
Vì khi xuống vị trí thấp nhất, vận tốc của vật bằng 0 nên cơ năng tại thời điểm đó bằng tổng thế năng đàn hồi cộng thế năng trọng tường tại vị trí đó
Chọn đáp án B
Chọn gốc thế năng là mặt đất
+ Xét thời điểm t 1 khi vật m cách mặt đất 45cm ta có thế năng trọng trường của vật là:
W t 1 = m g h = 0 , 4.10.0 , 45 ( J )
+ Xét thời điểm khi mà vật nén lò xo cực đại lần đầu tiên từ sau khi thả rơi, ta có vật ở độ cao h 1 với
l 0 = h 1 + A + Δ l 0 ⇒ h 1 = 0 , 37 − Δ l 0 − A
Lại có Δ l 0 = m g k = 0 , 04 ( m ) ⇒ h 1 = 0 , 33 − A ( m )
Vì khi xuống vị trí thấp nhất, vận tốc của vật bằng 0 nên cơ năng tại thời điểm đó bằng tổng thế năng đàn hồi cộng thế năng trọng trường tại vị trí đó
W = k ( Δ l 0 + A ) 2 2 + m g h
Mà W t 1 = W ⇒ A = 4 5 ( c m )
Cơ năng \(W=\dfrac{1}{2}kx^2+\dfrac{1}{2}mv^2\)
Vật nằm ngang v = 0 => \(W=\dfrac{1}{2}kx^2=\dfrac{1}{2}\cdot200\cdot0,05^2=0,25\left(J\right)\)
Đáp án : A) 25.10^-2
B. 50.10^-2
C. 100.10^-2
D. 200.10^-2
Vậy đáp án A ạ?
Chọn C
+ Khi chỉ có đĩa M thì độ nén lò xo:
+ Khi cho thêm vật m thì
+ Khi xảy ra va chạm thì hệ vật có li độ x = l2 – l1 = 0,1m.
+ Vì vật m rơi tự do nên vận tốc của vật m ngay trước va chạm là: v2 = 2gh =>v = 2m/s.
+ Áp dụng bảo toàn động lượng là: mv = vo(M + m) => vo = 0,5m.
+ Dựa vào chuyển động tròn đều, lúc trước va chạm hệ vật ở vị trí là lúc lò xo nén 10cm hay x0 = - A/√2, vật đi theo chiều dương