Một con lắc lò xo gồm vật có khối lượng 0,500 kg gắn vào đầu tự do của một lò xo nhẹ

Giải SBT Vật lí 11 Chủ đề 1: Dao động

Bài 1.41 trang 17 SBT Vật lí 11: Một con lắc lò xo gồm vật có khối lượng 0,500 kg gắn vào đầu tự do của một lò xo nhẹ có độ cứng 20,0 N/m. Con lắc dao động theo phương nằm ngang với biên độ 4,00 cm.

a) Tính tốc độ cực đại của vật dao động.

b) Tính cơ năng dao động của con lắc.

c) Tính động năng và tốc độ của vật khi nó ở vị trí có li độ 2,00 cm.

Lời giải:

Tần số góc $\omega =\sqrt{\frac{k}{m}}=\sqrt{\frac{20}{0,5}}=6,32\mathrm{r}\mathrm{a}\mathrm{d}/\mathrm{s}$

a) Tốc độ cực đại của vật dao động là: $v_{max}=\omega A=6,32.4=25,3\mathrm{c}\mathrm{m}/\mathrm{s}$

b) Cơ năng dao động của con lắc là: $W=W_{tmax}=\frac{1}{2}k{A}^2=\frac{1}{2}.20.0,{04}^2=0,016\mathrm{J}$

c) Khi vật ở vị trí li độ 2,00 cm:

Tốc độ của vật là: $\left|v\right|=\omega \sqrt{A^2-x^2}=6,32\sqrt{4^2-2^2}=21,9\mathrm{c}\mathrm{m}/\mathrm{s}$

Động năng của vật là: $W_d=\frac{1}{2}m{v}^2=\frac{1}{2}.0,5.0,{219}^2=0,012\mathrm{J}$