Một con lắc lò xo treo thẳng đứng, dao động điều hòa tại nơi có

Câu hỏi :

Một con lắc lò xo treo thẳng đứng, dao động điều hòa tại nơi có \(g = 10\;{\rm{m}}/{{\rm{s}}^2}{\rm{ }}{\rm{. L?y }}{\pi ^2} = 10\). Hình bên là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hàm f (t) theo thời gian.  (với f (t) là độ lớn của tích lực đàn hồi của lò xo tác dụng lên vật với vận tốc của vật). Biết rằng tại thời điểm ban đầu t  = 0, vật đang ở vị trí cân bằng. Độ cứng của lò xo gần nhât  với giá trị nào sau đây?
Một con lắc lò xo treo thẳng đứng, dao động điều hòa tại nơi có (ảnh 1)

A. 75 N /m

B. 25 N / m

C. 86 N /m

D. 58 N/ m

* Đáp án

D

* Hướng dẫn giải

Phương pháp:

+ Đọc đồ thị 

+ Sử dụng biểu thức tính lực đàn hồi: Fdh= -k(Δl+x)

+ Vận dụng vòng tròn lượng giác 

Cách giải: 

Một con lắc lò xo treo thẳng đứng, dao động điều hòa tại nơi có (ảnh 2)

Xét \(f(t) = \left| { - {F_{dh}} \cdot v} \right|\) biểu thức đạt giá trị bằng 0 tại các vị trí biên (v = 0) và vị trí lò xo không bị biến dạng \(\left. {{F_{dh}} = 0 \to x =  - \Delta l} \right)\)

Biểu diễn các trạng thái trên đường tròn lượng giác, ta được: 

Một con lắc lò xo treo thẳng đứng, dao động điều hòa tại nơi có (ảnh 3)

Từ đồ thị và đường tròn ta có: 

Chu kì: T=0,4sω =2πT=5πrad/s

\(\Delta l = 4\;{\rm{cm}} = \frac{A}{{\sqrt 2 }} \Rightarrow A = 4\sqrt 2 \;{\rm{cm}}\)

Tại VTCB: \(f(t) = \left| { - {F_{dh}} \cdot {\rm{v}}} \right| = | - k(\Delta l + x) \cdot v|\)

\( \Rightarrow f(t) = k\Delta l.\omega A = 2,26 \Rightarrow k = 63,58\;{\rm{N}}/{\rm{m}}\)

Chọn D. 

Copyright © 2021 HOCTAP247