Con lắc lò xo nằm ngang, vật nặng có khối lượng m=100g được kích thích cho dao động điều hòa. Hình vẽ bên là một phần đồ thị
38/40
Con lắc lò xo nằm ngang, vật nặng có khối lượng m=100g được kích thích cho dao động điều hòa. Hình vẽ bên là một phần đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa thế năng dao động điều hòa Et (gốc thế năng tại vị trí cân bằng) và công suất của lực kéo về p. Tại vị trí C, tốc độ dao động của con lắc bằng
10,7 cm/s.
16,4 cm/s.
17,3 cm/s.
57,1 cm/s.
Chọn B.
Công suất của lực kéo về
p=−kxv
p=−kA2ωcosωt+φ0sinωt+φ0
p=−12kA2ωsin2ωt+2φ0
Biểu thức trên cho thấy
p=pmax khi sin2ωt+2φ0=1
→ cosωt+φ0=±22 hay x=±22A
tương ứng Et=12E
Mặc khác từ đồ thị
pmax=12kA2ω=0,2W
12E=14kA2=10.10−3J
→ ω=0,22.10.10−3=10 rad/s
Độ cứng của lò xo
k=mω2=100.10−3.102=10N/m
Biên độ dao động của con lắc
A=2Ek=220.10−310=210cm/s
Tại điểm C
p=12pmax → sin2ωt+2φ0=12
→ sinωt+φ0=sinπ12
Tốc độ tương ứng
vC=ωAsinωt+φ0
vC=10210sinπ12=16,4cm/s