BÀI 2: CON LẮC LÒ XO

Chia sẻ bài viết này

BÀI 2: CON LẮC LÒ XO

I. Con lắc lò xo

Cấu tạo

Gồm một vật nhỏ có khối lượng m gắn vào đầu của một lò xo có độ cứng k, có khối lượng không đáng kể. Đầu kia của là xo được giữ cố định.

Nhận xét

Kéo vật nặng ra khỏi vị trí cân bằng cho lò xo dãn ra một đoạn nhỏ rồi buông tay, ta thấy vật dao động trên một đoạn thẳng quanh vị trí cân bằng.

II. Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học

Phương trình dao động

Vật chịu tác dụng của 3 lực: Trọng lực $\vec{P}$ , phản lực $\vec{N}$ và lực đàn hồi $\vec{F}$

Theo định luật II Newton:

$m\overrightarrow{a}=\overrightarrow{P}+\overrightarrow{N}+\overrightarrow{F}$

Chiếu lên trục Ox ta có:

ma = F = – kx

$\Rightarrow a=-\frac{k}{m}x$

Đặt $\omega ^{2}=\frac{k}{m}$ , ta có: $a=-\omega ^{2}x$

Nghiệm của phương trình này có dạng: $x=Acos(\omega t+\varphi )$

Như vậy con lắc lò xo dao động điều hòa.

Tần số góc và chu kì

Tần số góc: $\omega =\sqrt{\frac{k}{m}}$

Chu kì: $T=2\pi \sqrt{\frac{m}{k}}$

Tần số: $f=\frac{1}{2\pi }\sqrt{\frac{k}{m}}$

Lực kéo về (lực hồi phục)

Lực luôn hướng về vị trí cân bằng gọi là lực kéo về. Lực kéo về có độ lớn tỉ lệ với li độ, là lực gây ra gia tốc cho vật dao động điều hòa.

Độ lớn lực kéo về: $F_{kv}=k\left | x \right |$

III. Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt năng lượng

Động năng của con lắc lò xo

W_đ = $\frac{1}{2}mv^{2}$ = $\frac{1}{2}m\omega ^{2}A^{2}sin^{2}(\omega t+\varphi )$ = $\frac{1}{2}kA^{2}sin^{2}(\omega t+\varphi )$

2. Thế năng của con lắc lò xo

$W_{t}=\frac{1}{2}kx^{2}$ $=\frac{1}{2}kA^{2}cos^{2}(\omega t+\varphi )$

Cơ năng của con lắc lò xo. Sự bảo toàn cơ năng

W = W_t+ W_đ= $\frac{1}{2}kA^{2}$ $\frac{1}{2}m\omega ^{2}A^{2}$ = hằng số

Cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình phương của biên độ dao động.

Cơ năng của con lắc được bảo toàn nếu bỏ qua mọi ma sát.

Đăng ký nhận bài viết mới nhất

Các bài viết mới nhất sẽ được tự động gửi qua địa chỉ email đăng ký

Xem thêm bài viết

Công thức vật lý 10

https://www.canva.com/design/DAFP3_DlNGs/SkEgknN8ezckd_6lcpoyWg/editCông thức vật lý 10 Bài 1: CHUYỂN ĐỘNG CƠ

vatlytoanthu Tháng bảy 27, 2022

Bài 39: ĐỘ ẨM CỦA KHÔNG KHÍ

Bài 39: ĐỘ ẨM CỦA KHÔNG KHÍ I. Độ ẩm

vatlytoanthu Tháng bảy 17, 2022

Bài 38: SỰ CHUYỂN THỂ CỦA CÁC CHẤT

Bài 38: SỰ CHUYỂN THỂ CỦA CÁC CHẤT I. Sự

vatlytoanthu Tháng bảy 17, 2022