Con lắc lò xo gồm vật nhỏ khối lượng 0,4 kg gắn vào đầu một lò xo có độ cứng 20 N/m. Vật được gắn trên một giá đỡ cố định nằm dọc theo trục lò xo. Hệ dao động theo phương nằm ngang. Biết hệ số ma sát giữa vật và giá đỡ là 0,1. Kéo vật khỏi vị trí cân bằng một khoảng 20 cm theo chiều dương rồi thả cho vật dao động không vận tốc đầu. Lấy g = 10 m/s2. Tốc độ lớn nhất vật đạt được trong quá trình dao động là bao nhiêu ? (tính theo đơn vị m/s, làm tròn đến hai chữ số thập phân thứ hai)
Đáp án:
Con lắc lò xo gồm vật nhỏ khối lượng 0,4 kg gắn vào đầu một lò xo có độ cứng 20 N/m. Vật được gắn trên một giá đỡ cố định nằm dọc theo trục lò xo. Hệ dao động theo phương nằm ngang. Biết hệ số ma sát giữa vật và giá đỡ là 0,1. Kéo vật khỏi vị trí cân bằng một khoảng 20 cm theo chiều dương rồi thả cho vật dao động không vận tốc đầu. Lấy g = 10 m/s2. Tốc độ lớn nhất vật đạt được trong quá trình dao động là bao nhiêu ? (tính theo đơn vị m/s, làm tròn đến hai chữ số thập phân thứ hai)
Đáp án: |
|
|
|
|
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Biên độ sau nửa chu kỳ đầu tiên là: $A_1 = A - \Delta A = 20 - 4 = 16 cm$
Biên độ sau nửa chu kỳ thứ hai là: $A_2 = A_1 - \Delta A = 16 - 4 = 12 cm$
Vận tốc lớn nhất đạt được khi vật đi qua vị trí mà lực đàn hồi cân bằng với lực ma sát, tức là vị trí có li độ $x_0$ thỏa mãn: $kx_0 = \mu mg \Rightarrow x_0 = \frac{\mu mg}{k} = \frac{0.1 * 0.4 * 10}{20} = 0.02 m = 2 cm$
Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng từ vị trí biên $A_1 = 16cm$ đến vị trí $x_0 = 2 cm$:
$\frac{1}{2}k(A_1^2 - x_0^2) = \frac{1}{2}mv_{max}^2 + \mu mg (A_1 - x_0)$
$\Rightarrow v_{max} = \sqrt{\frac{k(A_1^2 - x_0^2) - 2\mu mg(A_1 - x_0)}{m}} = \sqrt{\frac{20(0.16^2 - 0.02^2) - 2 * 0.1 * 0.4 * 10(0.16 - 0.02)}{0.4}} = \sqrt{\frac{20(0.0256 - 0.0004) - 0.8(0.14)}{0.4}} = \sqrt{\frac{20*0.0252 - 0.112}{0.4}} = \sqrt{\frac{0.504 - 0.112}{0.4}} = \sqrt{\frac{0.392}{0.4}} = \sqrt{0.98} \approx 0.99 m/s $
Nhưng vì biên độ giảm dần, nên vận tốc lớn nhất thực sự đạt được ở nửa chu kỳ đầu tiên, từ vị trí $A = 20cm$ đến $x_0 = 2cm$.
$\frac{1}{2}k(A^2 - x_0^2) = \frac{1}{2}mv_{max}^2 + \mu mg (A - x_0)$
$\Rightarrow v_{max} = \sqrt{\frac{k(A^2 - x_0^2) - 2\mu mg(A - x_0)}{m}} = \sqrt{\frac{20(0.2^2 - 0.02^2) - 2 * 0.1 * 0.4 * 10(0.2 - 0.02)}{0.4}} = \sqrt{\frac{20(0.04 - 0.0004) - 0.8(0.18)}{0.4}} = \sqrt{\frac{20*0.0396 - 0.144}{0.4}} = \sqrt{\frac{0.792 - 0.144}{0.4}} = \sqrt{\frac{0.648}{0.4}} = \sqrt{1.62} \approx 1.27 m/s$
Do có ma sát, vật sẽ dừng lại khi biên độ $A_n \le \Delta A / 2 = 2cm$
Ta cần tìm số dao động vật thực hiện đến khi dừng lại:
$n = \frac{A}{\Delta A} = \frac{20}{4} = 5$ dao động
Suy ra, vận tốc lớn nhất sẽ giảm dần trong từng chu kỳ dao động, và giá trị vận tốc lớn nhất sẽ là giá trị đầu tiên tính được (1.27m/s) cho đến khi biên độ giảm xuống gần với vị trí cân bằng.
Tuy nhiên, các đáp án đều nhỏ hơn giá trị này, nên ta sẽ tính lại vận tốc cực đại khi vật đi từ $A_1=16cm$ đến $x_0 = 2cm$:
$v_{max} = \sqrt{\frac{20(0.16^2 - 0.02^2) - 2 * 0.1 * 0.4 * 10(0.16 - 0.02)}{0.4}} = \sqrt{\frac{20(0.0256 - 0.0004) - 0.8(0.14)}{0.4}} = \sqrt{\frac{20*0.0252 - 0.112}{0.4}} = \sqrt{\frac{0.504 - 0.112}{0.4}} = \sqrt{\frac{0.392}{0.4}} = \sqrt{0.98} \approx 0.99 m/s$
Vẫn không có đáp án đúng, ta xét tiếp trường hợp vật dao động từ $A_2 = 12cm$ đến $x_0 = 2cm$:
$v_{max} = \sqrt{\frac{20(0.12^2 - 0.02^2) - 2 * 0.1 * 0.4 * 10(0.12 - 0.02)}{0.4}} = \sqrt{\frac{20(0.0144 - 0.0004) - 0.8(0.1)}{0.4}} = \sqrt{\frac{20*0.014 - 0.08}{0.4}} = \sqrt{\frac{0.28 - 0.08}{0.4}} = \sqrt{\frac{0.2}{0.4}} = \sqrt{0.5} \approx 0.71 m/s$
Xét $A_3 = 8cm$:
$v_{max} = \sqrt{\frac{20(0.08^2 - 0.02^2) - 2 * 0.1 * 0.4 * 10(0.08 - 0.02)}{0.4}} = \sqrt{\frac{20*0.006 - 0.048}{0.4}} = 0.5 m/s$
Vậy đáp án gần đúng nhất là 0.50 m/s
Câu hỏi liên quan
Phương trình tham số của đường thẳng đi qua hai điểm \(A\left( {2; - 1} \right)\) và \(B\left( {2;5} \right)\) là?
Chọn phát biểu sai về quan hệ giữa chuyển động tròn đều và dao động điều hoà là hình chiếu của nó.
Một khối rubik có dạng khối tứ diện đều cạnh 4 cm. Xét nhị diện có cạnh chứa một cạnh của khối rubik, hai mặt nhị diện lần lượt chứa hai mặt của rubik có chung cạnh đó. Giả sử số đo nhị diện là \({n^o }\) (làm tròn kết quả đến hàng đơn vị). Giá trị của \(n\) là bao nhiêu?
Read the following passage about education in Nepal and mark the letter A, B, C or D on your answer sheet to indicate the best answer to each of the following questions from 31 to 40.
Fashion in the 1960s reflected the cultural and political upheaval of the time. The hippie and counterculture movement gave rise to accessories like Pocahontas-style headbands and medallions worn around the neck. Hippies wore long, loosely fitting clothing, often in natural fabrics. Hemlines rose as Mary Quant popularized the miniskirt and hot pants in her lines for JC Penney. And mod fashion, with brightly colored space-age geometric patterns, shift dresses and colored tights became the mainstream. Both miniskirts and mod-shift dresses were worn with knee-high go-go boots.
[A] During the 1970s, the loose-fitting hippie clothes of the prior decade gave way to exotic fabrics and bell-bottom jeans for men and women. Hemlines continued to rise and hot pants continued their popularity, reflecting the flashy style of the decade. However, the 1970s also saw the popularity of a longer hemline, from mid-calf to ankle-length. [B] Women wore peasant-style clothing, especially blouses with off-the-shoulder necklines and lace trim, with their jeans or skirts. [C] Disco fashion emerged, featuring bright patterns and tightly fitting clothing meant to show off the body. Platform shoes elevated their wearer, male or female, anywhere from two to four inches or more. [D]
The 1980s saw another fashion upheaval. Angst-ridden punks wore Dr. Marten and steel-toed army boots, chains, tartan patterns, and bondage pants. Punks focused more on their hair during this period, dying, teasing and chopping their hair into asymmetric styles that seemed to defy gravity. Women—and men—experimented with heavy eyeliner in a variety of colors. Women wore neon colors, jelly shoes, tight jeans, leggings, leg warmers and oversized sweatshirts. Menswear-inspired looks also became popular for both sexes. Men wore ‘power suits,’ named so for their price, which made these suits a reflection of the wealth of the wearer. Women’s jackets featured big shoulder pads that made the shoulders appear higher and larger, similar to the male silhouette.
1990’s fashion was far more subdued than the garish, wild styles of the 1980s. Bands like Nirvana influenced the grunge look, which featured rock-concert tee shirts under plaid flannel shirts, jeans and long, greasy hair. Overalls were worn by both sexes, either with one or both shoulder straps unhooked. The punk style of the 1870s and 1980s evolved into the goth fashion trend, which featured black clothing, black boots and studded bracelets in the style of bands like Nine Inch Nails and Marilyn Manson.
The word “their” in paragraph 2 refers to ______.
Read the following advertisement and mark the letter A, B, C or D on your answer sheet to indicate the option that best fits each of the numbered blanks from 1 to 6.
Discover Our Luxurious Eco-Friendly Yoga Mats!
Are you looking for the (1)________yoga mat?
Our mats are made from natural materials that are not only sustainable but also incredibly durable.
Experience the comfort of our thick blue (2)_________. It provides the perfect surface for all your yoga needs, whether you’re a beginner or an expert.
Many customers have shared how our mats have transformed their practice, (3)__________ them to achieve greater balance and flexibility. Join our community and see the difference! You can show yoga (4)________your friends with our mats every day.
(5)_________advantage of this opportunity to enhance your yoga experience!
Loving (6)_________ yoga is essential for maintaining a healthy lifestyle, and using our mats will help you achieve that.
Từ năm 1945 đến đầu những năm 70 của thế kỉ XX là giai đoạn trật tự hai cực I-an-ta:
Một vật dao động điều hoà theo phương trình x=−3cos(5πt−3π) cm. Biên độ dao động và tần số góc của vật là
Read the following passage about urban shift and mark the letter A, B, C, D on your answer sheet to indicate the best answer to each of the following questions from 31 to 40.
[I] Sperm whales are fascinating creatures. [II] They possess the biggest brain of any species, six times larger than a human’s, which scientists believe may have evolved to support intelligent, rational behavior. [III] They’re also highly social and capable of making decisions as a group. [IV] But there’s also a lot we don’t know about them, including what they may be saying to one another when communicating with a system of short clicks, known as codas.
Now, new research published in Nature Communications today suggests that sperm whales’ communication is actually much more expressive and complicated than was previously thought. A team of researchers led by Pratyusha Sharma at MIT’s Computer Science and Artificial Intelligence Lab (CSAIL) working with Project CETI, a nonprofit focused on using AI to understand whales, used statistical models to analyze whale codas and managed to identify a structure to their language that’s similar to features of human language. Their findings represent a tool future researchers could use to decipher not just the structure but the actual meaning of whale sounds.
For the study, the researchers examined recordings of 8,719 codas from around 60 whales collected by the Dominica Sperm Whale Project between 2005 and 2018, using a mix of AI algorithms for pattern recognition and classification. The AI then turned the clicks within the coda data into a new kind of data visualization called an exchange plot, revealing that some codas featured extra clicks. These extra clicks, combined with variations in the duration of their calls, appeared in interactions between multiple whales, which they say suggests that codas can carry more information and possess a more complicated internal structure than we had previously believed.
The team’s next step is to build language models of whale calls and to examine how those calls relate to different behaviors. They also plan to work on a more universal system that could be used across species, says Sharma. Taking a communication system we know nothing about, working out how it encodes and transmits information, and slowly beginning to understand what’s being communicated could have many purposes beyond whales. “I think we’re just starting to understand some of these things,” she says. “We’re very much at the beginning, but we are slowly making our way through.”
Which of the following can most likely be inferred from the passage?
Thiết bị nào không được sử dụng trong nghiên cứu và học tập môn Sinh học?
Cho hai số thực \(x \geq 0 ; 1 \leq y \leq 3\) thỏa mãn \(2^{x-2 y} \cdot(2 x+1)=4 y+2 x+4\). Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức \(P=2^{x-y-2}-x-y^{2}+2037\)?
Điểm mới nào sau đây thể hiện sự phát triển của thương nghiệp ở nước ta từ thế kỉ XVI – XVIII?
Cho hàm số \({\rm{f}}({\rm{x}}) = {\rm{a}}{{\rm{x}}^3} + {\rm{b}}{{\rm{x}}^2} + {\rm{cx}} + {\rm{d}}({\rm{a}},{\rm{b}},{\rm{c}},{\rm{d}} \in \mathbb{R},{\rm{a}} \ne 0)\) có bảng xét dấu của đạo hàm dưới đây
Hàm số đã cho đồng biến trên khoảng
Tôi mồ côi cha năm hai tuổi
Mẹ tôi thương con không lấy chồng
Trồng dâu, nuôi tằm, dệt vải
Nuôi tôi đến ngày lớn khôn.
Hai mươi năm qua tôi vẫn nhớ
Ngày ấy tôi mới lên năm
Có lần tôi nói dối mẹ
Hôm sau tưởng phải ăn đòn.
Nhưng không, mẹ tôi chỉ buồn
Ôm tôi hôn lên mái tóc
- Con ơi
trước khi nhắm mắt
Cha con dặn con suốt đời
Phải làm một người chân thật…
(Trích Lời mẹ dặn – Phùng Quán)
Hai câu thơ “Tôi mồ côi cha năm hai tuổi/ Mẹ tôi thương con không lấy chồng” gợi liên tưởng tới quan niệm gì trong đời sống?
Phủ định của mệnh đề "n>9" là
He tried his best. He won the biggest prize.
Read the passage carefully
1. Millions of people are using cellphones today. In many places, it is actually considered unusual not to use one. In many countries, cellphones are very popular with young people. They find that the phones are more than a means of communication - having a mobile phone shows that they are cool and connected.
2. The explosion in mobile phone use around the world has made some health professionals worried. Some doctors are concerned that in the future many people may suffer health problems from the use of mobile phones. In England, there has been a serious debate about this issue. Mobile phone companies are worried about the negative publicity of such ideas. They say that there is no proof that mobile phones are bad for your health.
3. On the other hand, medical studies have shown changes in the brain cells of some people who use mobile phones. Signs of change in the tissues of the brain and head can be detected with modern scanning equipment. In one case, a traveling salesman had to retire at young age because of serious memory loss. He couldn't remember even simple tasks. He would often forget the name of his own son. This man used to talk on his mobile phone for about six hours a day, every day of his working week, for a couple of years. His family doctor blamed his mobile phone use, but his employer's doctor didn't agree.
4. What is it that makes mobile phones potentially harmful? The answer is radiation. High-tech machines can detect very small amounts of radiation from mobile phones. Mobile phone companies agree that there is some radiation, but they say the amount is too small to worry about.
5. As the discussion about their safety continues, it appears that it's best to use mobile phones less often. Use your regular phone if you want to talk for a long time. Use your mobile phone only when you really need it. Mobile phones can be very useful and convenient, especially in emergencies. In the future, mobile phones may have a warning label that says they are bad for your health. So for now, it's wise not to use your mobile phone too often.
Choose an option (A, B, C, or D) that best answers each question:
According to the passage, what can be inferred about cellphones?
Đặt điện áp vào hai đầu của đoạn mạch thì cường độ dòng điện trong đoạn mạch là . Công suất tiêu thụ của đoạn mạch là
Cho tập hợp A=∅. Mệnh đề nào sau đây sai?
Một trong bốn hình sau đây là đồ thị hàm số \({\rm{y}} = {\log _{\rm{a}}}{\rm{x}}\) với \(0 < {\rm{a}} < 1.\) Hình đó là hình nào?
Một ô tô khi hãm phanh có thể có gia tốc 3 m/s2. Hỏi khi ô tô đang chạy với vận tốc là 54 km/h thì phải hãm phanh cách vật cản bao nhiêu mét để không đâm vào vật cản?