Một học sinh làm thí nghiệm với con lắc lò xo nằm ngang gồm vật nặng m = 100 g và lò xo có độ cứng k. Học sinh tác dụng ngoại lực F = 0,5cos (2pi ft) N vào con lắc

13/30

Một học sinh làm thí nghiệm với con lắc lò xo nằm ngang gồm vật nặng \(m = 100{\rm{ g}}\) và lò xo có độ cứng \(k\). Học sinh tác dụng ngoại lực \(F = 0,5\cos (2\pi ft){\rm{ N}}\) vào con lắc và thay đổi tần số \(f\). Nhận thấy biên độ dao động của vật đạt giá trị lớn nhất khi \(f = 5{\rm{ Hz}}\). Lấy \({\pi ^2} = 10\).

Độ cứng của lò xo \(k = 1000{\rm{ N/m}}\).

ĐúngSai

Tần số góc riêng của con lắc bằng \(10\pi {\rm{ rad/s}}\).

ĐúngSai

Khi \(f = 5{\rm{ Hz}}\), tốc độ cực đại của vật phụ thuộc vào biên độ ngoại lực \({F_0}\) và ma sát.

ĐúngSai

Nếu thay ngoại lực bằng \(F' = 0,5\cos (10t){\rm{ N}}\) thì biên độ dao động của hệ sẽ lớn hơn biên độ khi \(f = 5{\rm{ Hz}}\).

ĐúngSai

Giải thích

a. Sai. Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi \(f = {f_0} = 5{\rm{ Hz}} \Rightarrow {\omega _0} = 2\pi {f_0} = 10\pi {\rm{ rad/s}}\).

Độ cứng \(k = m\omega _0^2 = 0,1 \cdot {(10\pi )^2} = 0,1 \cdot 1000 = 100{\rm{ N/m}}\)

b. Đúng. \({\omega _0} = 2\pi {f_0} = 10\pi {\rm{ rad/s}}\).

c. Đúng. Khi cộng hưởng, biên độ \(A\) (và vận tốc cực đại \({v_{\max }} = \omega A\)) tỉ lệ thuận với \({F_0}\) và giảm khi ma sát tăng.

d. Sai. Ngoại lực F' có \(\omega = 10{\rm{ rad/s}} \Rightarrow f = \frac{{10}}{{2\pi }} \approx 1,59{\rm{ Hz}} \ne {f_0}\), xa điểm cộng hưởng hơn nên biên độ bé hơn.