Một con lắc lò xo gồm một vật nhỏ khối lượng 0,02 kg

Câu hỏi :

Một con lắc lò xo gồm một vật nhỏ khối lượng 0,02 kg và lò xo có độ cứng 1 N/m. Vật nhỏ được đặt trên giá đỡ cố định nằm ngang dọc theo trục lò xo. Hệ số ma sát trượt của giá đỡ và vật nhỏ là 0,1. Ban đầu giữ vật ở vị trí lò xo bị nén 10 cm rồi buông nhẹ để con lắc dao động tắt dần. Lấy g = 10m/s2. Tốc độ lớn nhất vật nhỏ đạt được trong quá trình dao động là: 

A. 40 √2 cm/s

B. 20 √6 cm/s 

C. 10 √30 cm/s

D. 40 √3 cm/s

* Đáp án

A

* Hướng dẫn giải

+ Vật sẽ đạt tốc độ cực đại khi đến O2. Tại vị trí này lò xọ nén đoạn:

\({x_0} = \frac{{\mu mg}}{k} = 0,02\left( m \right) = 2\left( {cm} \right)\) 

+ Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng cho quá trình chuyển động từ vị trí thả đến vị trí O2, ta có:

 \(\begin{array}{l}
\frac{1}{2}kA_0^2 = \frac{1}{2}kx_0^2 + \frac{1}{2}mv_{\max }^2 + \mu mg\left( {{A_0} - {x_0}} \right)\\
 \Rightarrow v_{\max }^2 = \frac{k}{m}\left( {A_0^2 - x_0^2} \right) - 2\mu g\left( {{A_0} - {x_0}} \right)\\
 \Rightarrow v_{\max }^2 = \frac{k}{m}\left( {{A_0} - {x_0}} \right)\left[ {{A_0} + {x_0} - 2\mu g} \right]v_{\max }^2 = \frac{k}{m}{\left( {{A_0} - {x_0}} \right)^2}\\
 \Rightarrow {v_{\max }} = \sqrt {\frac{k}{m}} \left( {{A_0} - {x_0}} \right) = \sqrt {\frac{1}{{0,02}}} \left( {10 - 2} \right) = 40\sqrt 2 
\end{array}\)

Copyright © 2021 HOCTAP247