Hai con lắc lò xo giống nhau được gắn cố định vào tường như hình vẽ. Khối lượng

16/20

Hai con lắc lò xo giống nhau được gắn cố định vào tường như hình vẽ. Khối lượng mỗi vật nặng là 100 g. Kích thích cho hai con lắc dao động điều hòa dọc theo trục cùng vuông góc với tường. Trong quá trình dao động, khoảng cách lớn nhất giữa hai vật theo phương ngang là 6 cm. Ở thời điểm t1, vật 1 có tốc độ bằng 0 thì vật 2 cách vị trí cân bằng 3 cm. Ở thời điểm t2=t1+π30s, vật 2 có tốc độ bằng 0. Ở thời điểm t3, vật 1 có tốc độ lớn nhất thì vật 2 có tốc độ bằng 30 cm/s. Độ lớn cực đại của hợp do hai lò xo tác dụng vào tường là

0,63N

0,33N

0,3 N

0,6 N

Giải thích

Đáp án A

+ Tọa độ và tốc độ của hai con lắc tương ứng các thời điểm t1, t2 và t3.

→ Thời điểm t1: v1=0x2=3; thời điểm t2: v2=0; thời điểm t3: v1=v1maxv2=30.

+ Ta để ý rằng tại thời điểm t1 tốc độ của vật 1 bằng 0 (đang ở biên); thời điểm t2, tốc độ của vật 2 cực đại (đang ở vị trí cân bằng) → t3 vuông pha với t1 → (v₂)t3 ngược pha với (x₃)t3→v2x2t3=ω→ω=303=10rad/s

+ Với Δφ12 la độ lệch pha tương ứng giữa hai thời điểm t1 và t2 → Δφ12=ωt2−t1=10.π30=π3rad.

Tại thời điểm t1 thì vật 2 cách vị trí cân bằng 3 cm, đến thời điểm t2 vật hai đến vị trí biên → x2t1=A22=3→A2 = 6 cm

+ Tại thời điểm t1 vật 1 đang ở vị trí biên, vật 2 đang ở vị trí x2=A2→ độ lệch pha Δφ giữa hai dao động là π3

+ Khoảng cách lớn nhất giữa hai vật dmax2=A12+A22−2A1A2cosΔφ↔ 62=A12+62−2A1.6.cosπ3→ A1 = 6 cm

→ Độ lớn cực đại của hợp lực Fmax=mω2A12+A22+2A1A2cosΔφ=0,63N