Khi lò xo biến dạng trong giới hạn đàn hồi, do lực đàn hồi lò xo có xu hướng lấy lại hình dạng ban đầu. Vậy thế năng của con lắc lò xo là gì? Hãy cùng Toploigiai tìm hiểu qua bài viết dưới đây!
Là nguồn năng lượng tiềm năng của lực đàn hồi sinh ra từ lò xo, nó có năng lực sinh ra hoặc không sinh ra, biểu thức tính thế năng đàn hồi của lò xo chỉ có ý nghĩa khi ta chọn hệ quy chiếu để tính thế năng .
Khi lò xo biến dạng trong số lượng giới hạn đàn hồi, do lực đàn hồi lò xo có khuynh hướng lấy lại hình dạng khởi đầu → nó hoàn toàn có thể tự di dời về trạng thái khởi đầu ( không biến dạng ) quy trình di dời hoàn toàn có thể sinh công ( nguồn năng lượng ) tuy nhiên có một trạng thái đó là lò xo bị biến dạng sau đó bị giữ cố định và thắt chặt tại vị trí lò xo biến dạng mà không buông ( nó không sinh công → không sinh ra nguồn năng lượng ) dạng nguồn năng lượng ở đây là dạng nguồn năng lượng tiềm năng ( dạng nguồn năng lượng dữ trữ ) và ta gọi nó với cái tên là thế năng .
Tất cả các vật có biến dạng đàn hồi đều sinh ra lực đàn hồi, tuy nhiên đối với các biến dạng đàn hồi khác việc xác định lực rất phức tạp nên trong chương trình vật lí phổ thông ta chỉ nghiên thế năng đàn hồi của lò xo vì lực đàn hồi của lò xo có thể xác định được.
⇒ thế năng của con lắc lò xo xê dịch tuần hoàn với ω ’ = 2 ω ; f ’ = 2 f ; T ’ = T / 2
Câu 1. Một con lắc lò xo gồm lò xo nhẹ và vật nhỏ dao động điều hòa theo phương ngang với tần số góc 10 rad/s. Biết rằng khi động năng và thế năng (mốc ở vị trí cân bằng của vật) bằng nhau thì vận tốc của vật có độ lớn bằng 0,6 m/s. Biên độ dao động của con lắc là
A. 6 cm B. 6 √ 2 cm C. 12 cm D. 12 √ 2 cm .
Chọn B
Câu 2. Con lắc lò xo dao động điều hoà theo phương thẳng đứng, mốc thế năng ở vị trí cân bằng, khi thế năng bằng 1/8 động năng thì
A. lực đàn hồi tính năng lên vật có độ lớn bằng 1/3 lực đàn hồi cực lớn .
B. vận tốc của vật bằng 1/3 vận tốc cực lớn .
C. lực đàn hồi công dụng lên vật có độ lớn bằng 1/9 lực đàn hồi cực lớn
D. vật cách vị trí vận tốc bằng 0 một khoảng chừng gần nhất là 2/3 biên độ .
Chọn D
Toàn bộ có 9 phần : thế năng “ chiếm một phần ” và động năng “ chiếm 8 phần ”
Vật cách VTCB một khoảng chừng A / 3 tức là cách vị trí biên 2A / 3
Chú ý: Với bài toán cho biết W, v, x (hoặc a) yêu cầu tìm A thì trước tiên ta tính k trước (nếu chưa biết) rồi mới tính A.
Câu 3. Một con lắc lò xo nằm ngang gồm vật có khối lượng 1 kg và lò xo có độ cứng 100π2 N/m. Từ vị trí cân bằng kéo vật theo phương ngang một đoạn A, rồi thả nhẹ cho vật dao động điều hòa. Sau khoảng thời gian ngắn nhất bằng bao nhiêu, kể từ lúc thả vật thì động năng vật bằng 3 lần thế năng đàn hồi lò xo?
A. 1/15 s B. 1/30 s C. 1/60 s D. 2/15 s
Chọn B
Câu 4. Một lò xo có độ cứng k, khối lượng không đáng kể, được treo thẳng đứng, đầu dưới gắn với một vật nặng. Từ vị trí cân bằng O, kéo vật nặng thẳng đứng xuống phía dưới đến A với OA=x. Chọn mốc thế năng tại vị trí cân bằng O. Tính thế năng của hệ (lò xo và vật nặng) tại A.
Hướng dẫn
Thế năng đàn hồi :
Wt1 = 0,5 k ( xo + x ) 2 = 0,5 kxo2 + 0,5 kx2 + kxox ;
vì chọn mốc thế năng tại vị trí cân đối O nên thế năng đàn hồi tại vị trí cân đối :
0,5 kxo2 = 0 => Wt1 = 0,5 kx2 + kxox .
Thế năng trọng tải : Wt2 = mg ( – x ) vì A ở dưới mốc thế năng .
Thế năng của hệ tại A : Wt = Wt1 + Wt2 = 0,5 kx2 + kxox – mgx .
Ở vị trí cân đối lực đàn hồi cân đối với trọng tải nên : kxo = mg .
=> Wt = 0,5kx2
Câu 5. Một súng lò xo có hệ số đàn hồi k=50 N/m được đặt nằm ngang, tác dụng một lực để lò xo bị nén một đoạn 2,5 cm. Khi được thả, lò xo bung ra tác dụng vào một mũi tên nhựa có khối lượng m=5 g làm mũi tên bị bắn ra. Bỏ qua lực cản, khối lượng của lò xo. Tính vận tốc của mũi tên được bắn đi.
Hướng dẫn
