Một con lắc lò xo gồm một vật có m = 100g gắn vào LX có độ cứng k

Câu hỏi :

Một con lắc lò xo gồm một vật có khối lượng m = 100g gắn vào lò xo có độ cứng k, dao động điều hòa theo phương trình có dạng \(x = A\cos \left( {\omega t + \varphi } \right)\). Biết đồ thị lực kéo về theo thời gian F(t) như hình vẽ.  Phương trình dao động của vật là

A. \(x = 2\cos \left( {\pi t + \frac{\pi }{3}} \right)cm.\)  

B.  \(x = 4\cos \left( {2\pi t + \frac{\pi }{3}} \right)cm.\) 

C.  \(x = 2\cos \left( {2\pi t + \frac{\pi }{3}} \right)cm.\) 

D. \(x = 4\cos \left( {\pi t + \frac{\pi }{3}} \right)cm.\)

* Đáp án

D

* Hướng dẫn giải

Từ đồ thị ta có

\(\begin{array}{*{20}{l}}
{\Delta t = \frac{{13}}{6} - \frac{7}{6} = 1\left( s \right) = \frac{T}{2}}\\
{ \Rightarrow T = 2\left( s \right) \Rightarrow \omega  = \frac{{2\pi }}{T} = \pi \left( {rad{\rm{ /}}s} \right)}\\
{{F_{kv\max }} = m{\omega ^2}A = 0,1{\pi ^2}A = {{4.10}^{ - 2}}\left( N \right) \Rightarrow A = 4\left( {cm} \right)}\\
{t = 0:{F_{kv}} =  - m{\omega ^2}A =  - {{2.10}^{ - 2}} \Rightarrow x = 2\left( {cm} \right)}
\end{array}\)

F tăng => x giảm => vật đang chuyển động về vị trí cân bằng

\( \Rightarrow v < 0 \Rightarrow \varphi  > 0 \Rightarrow \varphi  = \arccos \frac{x}{A} = \arccos \frac{2}{4} = \frac{\pi }{3}\left( {rad} \right)\)

Vậy phương trình dao động của vật là:

\(x = 4\cos \left( {\pi t + \frac{\pi }{3}} \right)\left( {cm} \right)\)

Copyright © 2021 HOCTAP247