Một con lắc lò xo treo thẳng đứng, vật có khối lượng m

33/40

Một con lắc lò xo treo thẳng đứng, vật có khối lượng m = 400g đang dao động điều hòa. Động năng của vật biến thiên theo thời gian như trên đồ thị hình vẽ. Biết tại thời điểm ban đầu vật đang đi xuống theo chiều âm của trục. Lấy g = π² = 10 m/s² . Lực đàn hồi do lò xo tác dụng vào điểm treo tại thời điểm t =1/3(s) có giá trị là Một con lắc lò xo treo thẳng đứng, vật có khối lượng m (ảnh 1)

-3,6 N

3,6 N

-4,4 N

4,4 N

Giải thích

+Tại t = 0: W_đ = 0,015 J mà W = 0,02 J nên W_đ = ¾ W => W_t = ¼ W

ð x = ±A2

Vì tại t = 0, W_đ giảm và vật đang đi xuống theo chiều âm của trục nên trục Ox có chiều dương hướng lên và vật ở vị trí x = - A/2 theo chiều âm => φ = 2π3rad

+Theo đồ thị, khoảng thời gian vật đi từ vị trí x = - A/2 theo chiều âm đến x = 0 là 1/6 s

ðT/6 = 1/6 => T = 1 s => ω = 2π rad/s => Độ cứng của lò xo k = 16 N/m

+Tại thời điểm t = 1/3 s = T/3 => Vật qua vị trí x = - A/2 theo chiều dương

+Độ biến dạng của lò xo ở VTCB ∆l₀ = mgk = 0,25 m

ðĐộ lớn của lực đàn hồi F_đh = 16 ( 0,25 + 0,5:2) = 4,4 N

+Vì lực đàn hồi có hướng ngược hướng biến dạng nên F_đh hướng lên, cùng chiều dương. Vậy F_đh = 4,4 N