Kích thích dao động con lắc lò xo thẳng đứng bằng va chạm

VnHocTap.com giới thiệu đến các em học sinh lớp 12 bài viết Kích thích dao động con lắc lò xo thẳng đứng bằng va chạm, nhằm giúp các em học tốt chương trình Vật lí 12.

Nội dung bài viết Kích thích dao động con lắc lò xo thẳng đứng bằng va chạm:
Va chạm theo phương thẳng đứng. Phương pháp. Áp dụng: Định luật bảo toàn cơ năng ở hai vị trí A và Oc ta có W. Khi m va chạm mềm với M thì vị trí cân bằng thấp hơn một đoạn. X = 0 và VTCB lúc này là Om và tốc độ. Cách 1: Tính biên độ dựa vào hệ thức độc lập với thời gian biên độ dao động mới. Cách 2: Tính biên độ dựa vào định luật bảo toàn cơ năng. Chọn mốc thế năng tại O. Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng cho hai vị trí đó là Oc và Om.
Ví dụ minh họa. Ví dụ 1: Một quả cầu khối lượng M = 2kg, gắn trên một lò xo nhẹ thẳng đứng có độ cứng 80 N/m, đầu dưới của lò xo gắn cố định. Một vật nhỏ có khối lượng m = 0,4kg rơi tự do từ độ cao h = 1,8m xuống va chạm mềm với M. Lấy gia tốc trọng trường g = 10 m/s2. Sau va chạm, vật M dao động điều hoà theo phương thẳng đứng trùng với trục của lò xo. Biên độ dao động là sau va chạm là. Ví dụ 2: Một cái đĩa có khối lượng M = 900 g đặt trên một lò xo thẳng đứng có k = 25 N/m. Một vật nhỏ m = 100 g rơi xuống không vận tốc ban đầu từ độ cao h = 20 cm so với đĩa rồi dính chặt vào đĩa. Sau va chạm hai vật cùng dao động điều hòa. Chọn trục Ox có O là vị trí cân bằng của 2 vật, chiều dương hướng xuống, gốc thời gian là lúc va chạm, lấy g = 10 m/s2. Phương trình dao động của vật là?
Ví dụ 3: Cho cơ hệ như hình vẽ. Lò xo có khối lượng không đáng kể có độ cứng k = 50 N/m. Vật m = 200 g, vật m = 300 g. Khi m đang cân bằng ta thả m từ độ cao h (so với m). Sau va chạm m dính chặt với m, cả hai cùng dao động với biên độ A = 10 cm. Độ cao h là. Ví dụ 4: (Thi thử Chuyên Vĩnh Phúc năm học 2016 – 2017) Một vật nhỏ có khối lượng M = 0,9 (kg), gắn trên một lò xo nhẹ thẳng đứng có độ cứng 25(N/m) đầu dưới của lò xo cố định, một vật nhỏ có khối lượng m = 0,1 (kg) chuyển động theo phương thẳng đứng với tốc độ 0,242 m/s đến va chạm mềm với M. Sau va chạm hai vật dính vào nhau và cùng dao động điều hòa theo phương thẳng đứng trùng với trục của lò xo. Lấy gia tốc trọng trường g = 10m/s2. Biên độ dao động là?