VnHocTap.com giới thiệu đến các em học sinh lớp 12 bài viết Bài toán liên quan đến động năng, thế năng của con lắc lò xo, nhằm giúp các em học tốt chương trình Vật lý 12.
Nội dung bài viết Bài toán liên quan đến động năng, thế năng của con lắc lò xo:
Phương pháp: Để tìm các đại lượng liên quan đến năng lượng của con lắc, ta viết biểu thức liên quan đến các đại lượng đã biết và đại lượng cần tìm, từ đó suy ra đại lượng cần tìm. Nhận xét: Thế năng và động năng của con lắc lò xo biến thiên tuần hoàn cùng tần số góc hoặc cùng tần số hoặc cùng chu kì. Trong một chu kì dao động có 4 lần động năng và thế năng bằng nhau (hay nói cách khác là có 2 vị trí trên quỹ đạo) nên khoảng thời gian liên tiếp giữa hai lần động năng và thế năng bằng nhau là T/4.
Ví dụ 10: Một con lắc lò xo có biên độ dao động 5 cm, có tốc độ cực đại là 1 m/s và cơ năng là 1J. Tính độ cứng của lò xo, khối lượng của vật nặng và tần số dao động của con lắc. Lưu ý: khi áp dụng các công thức tính động năng, thế năng và cơ năng thì các đại lượng đều đổi về hệ SI. Ví dụ 11: Một con lắc lò xo có độ cứng 150 N/m và có năng lượng dao động là 0,12J. Khi con lắc có li độ 2 cm thì vận tốc của nó là 1 m/s. Tính biên độ và chu kì dao động của con lắc. Ví dụ 12: Một con lắc lò xo gồm vật nặng có khối lượng 50 g, dao động điều hòa trên trục Ox với chu kì 0,2 s và chiều dài quỹ đạo là 40 cm.
Tính độ cứng của lò xo và cơ năng của con lắc. Lấy π = 10. Ví dụ 13: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng gồm một vật nặng có khối lượng m và lò xo có khối lượng không đáng kể, có độ cứng 100 N/m. Kéo vật nặng xuống phía dưới cách vị trí cân bằng 5 2 cm và truyền cho nó vận tốc 20 2 π cm/s thì vật dao động điều hòa với tần số 2 Hz. Cho g = 10 m/s2 = π2 m/s2. Tính khối lượng của vật nặng và cơ năng của con lắc.