Một con lắc lò xo treo thẳng đứng gồm lò xo có độ cứng k và vật nặng có khối lượng m1. Khi m1 cân bằng ở O thì lò xo giãn 10cm. Đưa vật nặng m1 tới vị trí lò xo giãn 20cm, gắn thêm vào m1 vật nặng có khối lượng m2 = 0,25m1 rồi thả nhẹ cho hệ chuyển động. Bỏ qua ma sát và lấy g = 10m/s2. Khi hai vật về đến O thì m2 tuột khỏi m1. Biên độ dao động của m1 sau khi m2 tuột khỏi nó gần với giá trị nào sau đây nhất ?
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo sai+ Tại thời điểm ban đầu ta có ∆l0 = 10cm
+ Đưa vật tới vị trí lò xo giãn 20cm thì có thêm vật m2 = 0,25m1 gắn vaò m1 nên khi đó ta sẽ có VTCB mới O’ dịch xuống dưới so với O 1 đoạn bằng
\(OO'=\Delta l'-\Delta {{l}_{0}}=\frac{({{m}_{1}}+{{m}_{2}})g}{k}-\frac{{{m}_{1}}g}{k}=\frac{{{m}_{2}}g}{k}=\frac{0,25{{m}_{1}}g}{k}=0,25\Delta {{l}_{0}}=0,25.10=2,5cm.\)
+ Tại ví trí đó người ta thả nhẹ cho hệ chuyển động nên A’ = 10 -2,5 = 7,5cm
+ Khi về đến O thì m2 tuột khỏi m1 khi đó hệ chỉ còn lại m1 dao động với VTCB O, gọi biên độ khi đó là A1
+ Vận tốc tại điểm O tính theo biên độ A’ bằng vận tốc max của vật khi có biên độ là A1
\(\Rightarrow {{\omega }_{1}}{{A}_{1}}=\omega 'A'\sqrt{1-{{\left( \frac{2,5}{7,5} \right)}^{2}}}=\sqrt{\frac{10}{0,125}}.7,5.\frac{\sqrt{8}}{3}=20\sqrt{10}cm/s\Rightarrow {{A}_{1}}=\frac{20\sqrt{10}}{\sqrt{\frac{10}{0,1}}}=2\sqrt{10}=6,32cm\)
Đề thi thử THPT QG năm 2021 môn Vật Lý
Trường THPT Nguyễn Công Hoan