Câu hỏi:
Dụng cụ đo khối lượng trong một con tàu vũ trụ có cấu tạo gồm một chiếc ghế có khối lượng m được gắn vào đầu của một chiếc lò xo có độ cứng k = 480 N/m. Để đo khối lượng của nhà du hành thì nhà du hành phải ngồi vào ghế rồi cho chiếc ghế dao động. Chu kì dao động đo được của ghế khi không có người là T0 = 1,0 s còn khi có nhà du hành là T = 2,5 s. Khối lượng của nhà du hành là bao nhiêu kg?
Trả lời:
Đáp án đúng:
Ta có công thức chu kỳ dao động của con lắc lò xo: $T = 2\pi\sqrt{\frac{m}{k}}$
Khi không có người, $T_0 = 2\pi\sqrt{\frac{m}{k}} = 1,0 s$
Khi có người, $T = 2\pi\sqrt{\frac{m + m'}{k}} = 2,5 s$, với $m'$ là khối lượng của nhà du hành.
Chia hai phương trình, ta có: $\frac{T}{T_0} = \sqrt{\frac{m + m'}{m}} = \frac{2,5}{1,0} = 2,5$
Suy ra: $\frac{m + m'}{m} = 2,5^2 = 6,25$
$m + m' = 6,25m$
$m' = 5,25m$
Từ $T_0 = 2\pi\sqrt{\frac{m}{k}} = 1$, suy ra $m = \frac{(1)^2 k}{4\pi^2} = \frac{480}{4\pi^2} \approx 12.1585 kg$
Vậy $m' = 5.25m \approx 5.25 * 12.1585 \approx 63.832 kg$
$T_0 = 2\pi \sqrt{\frac{m}{k}} = 1 \Rightarrow m = \frac{k}{4\pi^2}$
$T = 2\pi \sqrt{\frac{m+m'}{k}} = 2.5 \Rightarrow m+m' = \frac{T^2k}{4\pi^2}$
$m' = \frac{T^2k}{4\pi^2} - \frac{k}{4\pi^2} = \frac{k(T^2-1)}{4\pi^2} = \frac{480(2.5^2 - 1)}{4\pi^2} = \frac{480(6.25-1)}{4\pi^2} = \frac{480*5.25}{4\pi^2} = \frac{120*5.25}{\pi^2} \approx 63.83 kg$
Nhưng không có đáp án nào gần đúng, xem lại đề bài: T_0=1s, T=2.5s, k=480 N/m
Không có đáp án phù hợp.
Câu hỏi này thuộc đề thi trắc nghiệm dưới đây, bấm vào Bắt đầu thi để làm toàn bài
Câu hỏi liên quan
Lời giải:
Đáp án đúng: C
Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi tần số của lực cưỡng bức bằng tần số dao động riêng của hệ dao động.
Lời giải:
Đáp án đúng: a
Tần số góc của ngoại lực là $\omega = 4\pi$ rad/s.
Chu kỳ của ngoại lực (và cũng là chu kỳ dao động của vật) là:
$T = \frac{2\pi}{\omega} = \frac{2\pi}{4\pi} = 0,5\text{ s}$
Chu kỳ của ngoại lực (và cũng là chu kỳ dao động của vật) là:
$T = \frac{2\pi}{\omega} = \frac{2\pi}{4\pi} = 0,5\text{ s}$