Vật Lý Lớp 12 - Chương 1: Dao Động Cơ - Chủ đề 2: Con Lắc Lò Xo - HocHay


Đăng bởi Mỹ Anh | 29/12/2020 | 283
Vật Lý Lớp 12 - Chương 1: Dao Động Cơ - Chủ đề 2: Con Lắc Lò Xo - HocHay

Video bài học Vật Lý Lớp 12 - Dao Động Cơ - Con Lắc Lò Xo - HocHay

Vật Lý Lớp 12 - Dao Động Cơ - Con Lắc Lò Xo

Con lắc lò xo là gì?

  • Cấu tạo:

- Con lắc lò xo gồm một lò xo có độ cứng k, khối lượng không đáng kể có một đầu cố định, đầu còn lại gắn với vật nặng có khối lượng m.

- Con lắc lò xo là một hệ dao động điều hoà.

  • Lực kéo về:

Lực gây ra dao động điều hoà hướng về vị trí cân bằng gọi là lực kéo về hay lực hồi phục. Lực kéo về có độ lớn tỉ lệ với li độ và gây gia tốc cho vật dao động điều hòa.

Biểu thức: $$F = ma = -mω^2x = -kx$$

F không phụ thuộc vào khối lượng vật nặng.

Phương trình dao động

$$x = Acos(ωt + φ)$$.

Với $ω = \sqrt{\frac k m}$

Chu kì và tần số dao động của con lắc lò xo:

$$T = \frac{2π}{ω} = 2π\sqrt{\frac k m}$$

$$f = \frac{ω}{2π} = \frac1{2π}\sqrt{\frac k m}$$

Năng lượng của con lắc lò xo

  • Động năng của vật:

$$W_đ = \frac1 2 mv^2 = \frac1 2 mω^2A^2sin^2(ωt + φ)$$

  • Thế năng của vật:

$$W_t = \frac1 2 kx^2 = \frac1 2 kA^2cos^2(ωt + φ)$$

Chú ý: Thế năng và động năng biến thiên điều hòa với chu kì $\frac T 2$

  • Cơ năng:

$W = W_đ + W_t = \frac1 2 mω^2A^2 = \frac1 2 k A^2 = W_{đ max} = W_{t max} = W =$ hằng số

Khi không có ma sát thì cơ năng của con lắc được bảo toàn. Nó chỉ biến đổi từ thế năng sang động năng và ngược lại:

Nhận xét:

- Động năng và thế năng biến thiên cùng tần số góc $ω’ = 2ω$, tần số $f’ = 2f$, chu kỳ $T’ = \frac T 2$

- Cơ năng của con lắc lò xo tỉ lệ với bình phương biên độ dao động.

- Cơ năng của con lắc lò xo không phụ thuộc vào khối lượng vật.

- Động năng đạt cực đại khi vật qua VTCB và cực tiểu tại vị trí biên.

- Thế năng đạt cực đại tại vị trí biên, và cực tiểu khi vật qua VTCB.

Lực đàn hồi khi vật có li độ x

  • Tổng quát: 

$$F_{dh(x)} = K|∆l|=K|∆l_0 ± x|$$

Dấu (+) khi chiều dương của trục toạ độ hướng xuống dưới

Dấu (-) khi chiều dương của trục toạ độ hướng lên trên

$∆l_0$ là độ biến dạng của lò xo đến VTCB.

$∆l = ∆l_0 ± x$ là độ biến dạng của lò xo đến li độ x.

x là li độ của vật tính từ VTCB.

  • Lực đàn hồi cực đại $F_{đhmax}$

$F_{đhmax} = K(∆l + A)$

$F_{đhmax}$ tại vị trí thấp nhất của quỹ đạo

  • Lực đàn hồi cực tiểu $F_{đhmin}$

Khi $A ≥∆l: F_{đhmin} = 0$

$F_{đhmin}$ khi vật ở vị trí mà lò xo không biến dạng. Khi đó, $∆l = 0 \Rightarrow |x| = ∆l$

Khi $A < ∆l: F_{đhmax} = K(∆l – A)$

Chiều dài của lò xo khi vật có li độ x

$$l_x = l_0 + ∆l_0 ± x$$

Dấu (+) khi chiều dương của trục toạ độ hướng xuống dưới

Dấu (-) khi chiều dương của trục toạ độ hướng lên trên

Chiều dài cực đại:

$$l_{max} = l_0 + ∆l_0 + A$$

Chiều dài cực tiểu:

$$l_{min} = l_0 + ∆l_0 – A \Rightarrow A = \frac{l_{max} – l_{min}} 2 = \frac{MN} 2$$

MN: Chiều dài quỹ đạo

Khi lò xo nằm ngang $∆l=0$:

$ \Rightarrow\left\{ \begin{array}{} l_{max} = l_0 + A\\l_{min}=l_0-A \end{array} \right. $

Tiếp theo:


Công ty CP Giáo Dục Học Hay

Giấy phép kinh doanh số: 0315260428

Trụ sở: 145 Lê Quang Định, phường 14, quận Bình Thạnh, thành phố Hồ Chí Minh

Điện thoại: 028 3510 7799

TRUNG TÂM HỌC TIẾNG ANH ONLINE, TIẾNG ANH GIAO TIẾP, LUYỆN THI TOEIC, IELTS - CHI NHÁNH CÔNG TY CỔ PHẦN GIÁO DỤC HỌC HAY

Giấy phép kinh doanh số: 0315260428-001

Văn phòng: Lầu 3, 145 Lê Quang Định, phường 14, quận Bình Thạnh, thành phố Hồ Chí Minh.

Điện thoại: 0896 363 636

Email: lienhe@hochay.com - hochayco@gmail.com

Mạng xã hội HocHay - Giấy phép MXH số 61/GP-BTTTT ngày 19/02/2019