Một con lắc lò xo gồm một vật có khối lượng m = 100g gắn vào lò xo

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. Lấy\({{\pi }^{2}}=10\). 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\(\Delta t=\frac{13}{6}-\frac{7}{6}=1\left( s \right)=\frac{T}{2}\Rightarrow T=2\left( s \right)\Rightarrow \omega =\frac{2\pi }{T}=\pi \left( {rad}/{s}\; \right)\)

\({{F}_{kv\max }}=m{{\omega }^{2}}A=0,1{{\pi }^{2}}A={{4.10}^{-2}}\left( N \right)\Rightarrow A=4\left( cm \right)\)

Tại\(t=0:{{F}_{kv}}=-m{{\omega }^{2}}A=-{{2.10}^{-2}}\Rightarrow x=2\left( cm \right)\)

\({{F}_{kv}}\)tăng \(\Rightarrow \)x giảm \(\Rightarrow \)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