Chương I: Dao động Của Con Lắc Lò Xo - SoanBai123

Chương I: Dao động của con lắc lò xo

Chương I: Con lắc đơn: phương trình dao động và năng lượng

Con lắc lò xo: gồm một lò xo khối lượng không đáng kể có độ cứng là k, một đầu gắn cố định, một đầu gắn vào vật khối lượng m có thể dao động điều hòa.

1/ Dao động của con lắc lò xo nằm ngang Một con lắc lò xo đặt nằm ngang có thể trượt không ma sát trên mặt phẳng ngang. Nén lò lại một đoạn rồi thả nhẹ, trong giới hạn đàn hồi của lò xo lực đàn hồi xuất hiện kéo con lắc lò xo trở về vị trí ban đầu (khi lò xo chưa bị nén gọi là vị trí cân bằng). Khi đi tới vị trí cân bằng do quán tính vật m trượt khỏi vị trí cân bằng một đoạn. Lò xo chuyển sang trạng thái bị giãn lực đàn hồi xuất hiện kéo vật m về vị trí cân bằng, do không có lực ma sát nên vật m sẽ dao động xung quanh vị trí cân bằng. Chọn hệ qui chiếu như hình vẽ bạn có được quá trình dao động của con lắc lò xo như hình dưới

Chương I: Dao động của con lắc lò xo

Dao động của con lắc lò xo​

Dao động của con lắc lò xo xung quanh vị trí cân bằng O (là vị trí mà tại đó lò xo chưa bị biến dạng) Chứng minh dao động của con lắc lò xo là dao động điều hòa gọi x là vị trí của vật m ở thời điểm bất kỳ trong quá trình dao động => lực đàn hồi của lò xo tác dụng vào vật m

Fđh = Fph = -k.x​

(dấu trừ mang ý nghĩa lực đàn hồi xuất hiện luôn ngược chiều với hướng chuyển động của vật m; Fph: lực phục hồi tỉ lệ với độ cứng của lò xo và li độ) áp dụng định luật II Newton cho chuyển động của vật m theo phương ngang ta có

-k.x=ma => a + kmxkmx=0​

Đặt ω2=kmω2=km => x” + ω2x=0 (*) Phương trình vi phân bậc 2 (*) có nghiệm là x=Acos(ωt + φ) =>

dao động của con lắc lò xo là dao động điều hòa (chính xác là dao động của vật m gắn vào lò xo có một đầu gắn cố định là dao động điều hòa) trong đó

• ω=√kmω=km: tần số góc của con lắc lò xo (rad/s)
• k: độ cứng của lò xo (N/m)
• m: khối lượng quả nặng treo vào lò xo (kg)

=> Chu kỳ dao động của con lắc lò xo

T=2πω=2π√mkT=2πω=2πmk​

Tần số dao động của con lắc lò xo

f=ω2π=2π√kmf=ω2π=2πkm​

2/ Độ lớn lực đàn hồi và lực phục hồi của con lắc lò xo nằm ngang

Lực đàn hồi Fđh: lực xuất hiện khi lò xo bị biến dạng (độ lớn Fđh=k.Δl) Lục phụ hồi Fph: là hợp lực giữa lực đàn hồi và lực tác dụng làm lò xo biến dạng (độ lớn Fph = k.x) Đối với con lắc lò xo nằm ngang x = Δl

Fph=Fđh=k|x| xmin=0 => (Fph)min=(Fđh)min = 0 xmax = A => (Fph)max = (Fđh)max = k.A​

3/ Dao động của con lắc lò xo treo thẳng đứng: Chiều dài của lò xo treo thẳng đứng khi chưa biến dạng là lo; khi treo thêm vào vật khối lượng m, lò xo bị giãn ra một đoạn là Δl ở trạng thái cân bằng P=Fđh => mg=k.Δl => Δl=mgkΔl=mgk

con lắc lò xo treo thẳng đứng​

Kéo vật m khỏi vị trí cân bằng (là vị trí mà lò xo đã bị biến dạng một đoạn Δl) xuống phía dưới 1 đoạn A rồi buông tay, khi đó dao động của con lắc lò xo thẳng đứng là dao động điều hòa.

từ mg=k.Δl => Δlg=mkΔlg=mk​

Tần số góc của con lắc lò xo treo thẳng đứng

ω=√km=√gΔlω=km=gΔl​

Tần số của con lắc lò xo treo thẳng đứng

f=12π√km=12π√gΔlf=12πkm=12πgΔl​

Chu kỳ dao động của con lắc lò xo treo thẳng đứng

T=2π√mk=2π√ΔlgT=2πmk=2πΔlg​

4/ Lực đàn hồi và lực phục hồi của con lắc lò xo treo thẳng đứng Tại vị trí cân bằng: xmin=0

Fđh=k|Δl| (Fph)min=k|x|=0​

Khi vật m chuyển động từ vị trí cân bằng ra biên dương: xmax=A

(Fđh)max = k(Δl + A) (Fph)max = k.A​

Khi vật m chuyển động từ vị trí cân bằng về biên âm

nếu A ≥ Δl => (Fđh)min=0 nếu A < Δl => (Fđh)min=k(Δl-A)​ Chuyên mục: Lý Thuyết Vật Lý Lớp 12

Thảo luận cho bài: Chương I: Dao động của con lắc lò xo

Bài viết cùng chuyên mục

• Chương VII: Phản ứng nhiệt hạch là gì? cơ chế của phản ứng nhiệt hạch

• Chương VII: Phản ứng phân hạch là gì? cơ chế của của ứng phân hạch

• Chương VII: Phóng xạ là gì? Định luật phóng xạ hạt nhân

• Chương VII: Năng lượng liên kết của hạt nhân, phản ứng hạt nhân

• Chương VII: Tính chất và cấu tạo của hạt nhân, vật lý hạt nhân

• Chương VI: Bí ẩn của Mặt Trời, hiện tượng cực quang (Đọc thêm)

• Chương VI: Albert Einstein nhà vật lý thiên tài của mọi thiên tài (Đọc thêm)

• Chương VI: Hiện tượng quang phát quang là gì? lân quang, huỳnh quang