Một con lắc gồm lò xo có độ cứng k = 100N/m, vật nặng khối lượng m = 200g treo thẳng đứng, lấy g = 10m/s2. Khi con lắc ở vị trí cân bằng thế năng đàn hồi của lò xo bằng:
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiChọn Ox như hình vẽ
Xét ở vị trí cân bằng các lực tác dụng vào vật bằng O: \(\overrightarrow P + \overrightarrow {{F_{dh}}} = 0\)
Chiếu lên Ox ta được:
\(\begin{array}{*{20}{l}} { - P + {F_{dh}} = 0}\\ { \Leftrightarrow - mg + k\Delta \ell = 0 \Rightarrow \Delta \ell = \frac{{mg}}{k}} \end{array}\)
Thế năng đàn hồi của lò xo xác định bởi
\({W_t} = \frac{1}{2}k\Delta {\ell ^2} = \frac{1}{2}k{\left( {\frac{{mg}}{k}} \right)^2} = \frac{1}{2}\frac{{{{(mg)}^2}}}{k}\)
Thay số ta được: \({W_1} = \frac{1}{2}\frac{{{{(mg)}^2}}}{k} = \frac{1}{2}\frac{{{{(0,2.10)}^2}}}{{100}} = 0,02J\)
Chú ý: Nếu ta nhớ công thức giải nhanh con lắc lò xo treo thẳng đứng thì ở vị trí cân bằng thì:\({W_{t(dh)}} = \frac{1}{2}\frac{{{{(mg)}^2}}}{k} = 0,02J\)