Lý Thuyết Và Bài Tập Con Lắc Lò Xo Lý 12 đầy đủ Và Chi Tiết - Marathon
Có thể bạn quan tâm
Con lắc lò xo là lý thuyết quan trọng trong chương trình Vật Lý lớp 12. Hôm nay, Marathon Education sẽ chia sẻ đến các em những kiến thức về con lắc lò xo. Bài viết này sẽ giúp các em hệ thống lại những lý thuyết quan trọng về cấu tạo, phương trình giao động và cách giải một số bài tập liên quan đến chủ đề này.
>>> Xem thêm: Dao Động Điều Hòa Là Gì? Lý Thuyết Và Bài Tập Dao Động Điều Hòa Lý 12
Cấu tạo của con lắc lò xo
Cấu tạo con lắc lò xo là một hệ bao gồm một lò xo nhẹ có độ cứng K gắn với một quả cầu kim loại có khối lượng m, đầu còn lại của lò xo được giữ cố định.
Con lắc lò xo có 3 dạng chính gồm con lắc lò xo nằm ngang, con lắc lò xo treo thẳng đứng và con lắc lò xo nằm nghiêng. Trong chương trình Lý 12 cơ bản, các em sẽ chỉ học về khảo sát chuyển động của con lắc lò xo nằm ngang.
>>> Xem thêm: Con Lắc Đơn – Lý Thuyết, Công Thức Và Bài Tập Minh Họa
Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học
Xét vật ở li độ x, lò xo giãn một đoạn △l = x, lực đàn hồi của lò xo F= – k△l.
Phương trình dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học là:
F=ma=-kx \text{ hay }a=\frac{k}{m}xTrong đó:
- F: là lực tác dụng lên m (N)
- x: là li độ của vật (m)
- k: độ cứng của lò xo (N/m)
Dấu (-) trong công thức thể hiện rằng lực F luôn hướng về vị trí cân bằng.
\text{Ta có: }\omega^2=\frac{k}{m} \Rightarrow a+\omega^2x=0Dao động của con lắc lò xo là dao động điều hòa:
\begin{aligned} &\bull\text{Tần số góc: }\omega=\sqrt{\frac{k}{m}}\\ &\bull\text{Chu kì: }T=2\pi\sqrt{\frac{k}{m}} \end{aligned}Lực luôn hướng về vị trí cân bằng gọi là lực kéo về. Nó có độ lớn tỉ lệ với li độ và là lực gây ra gia tốc cho vật dao động điều hòa.
Học Lý 10 Lý Thuyết, Giải Bài Tập SGK Trực Tuyến Với Giáo Viên GiỏiNgoài ra, các em có thể tham khảo bảng công thức về con lắc lò xo dưới đây và áp dụng để giải các bài tập:
>>> Xem thêm: Lý Thuyết Lý 10: Sự Rơi Tự Do Và Cách Giải Bài Tập Sự Rơi Tự Do
ĐĂNG KÝ NGAYKhảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt năng lượng
Công thức tính động năng của con lắc lò xo với A là biên độ dao động:
W_đ = \frac12mv^2 (J) = \frac12KA^2 - \frac14 KA^2 cos (2ωt + 2φ)Công thức tính động năng cực đại (tại vị trí vận tốc đạt cực đại):
W_{đ_{max}} = \frac12mv_{max}^2Công thức tính thế năng của con lắc lò xo:
W_t = \frac12kx^2 (J) = \frac12KA^2 + \frac14 KA^2 cos (2ωt + 2φ)Công thức tính thế năng cực đại của con lắc lò xo:
W_{t_{max}} = \frac12mx_{max}^2 = \frac12KA^2Về cơ năng của con lắc lò xo, sự bảo toàn cơ năng thể hiện như sau:
- Cơ năng của con lắc lò xo:
- Khi không có ma sát thì cơ năng của con lắc lò xo được bảo toàn. Nó chỉ biến đổi từ thế năng sang động năng và ngược lại.
- Cơ năng của con lắc lò xo luôn được bảo toàn và tỉ lệ với bình phương biên độ dao động.
Lưu ý:
- Một vật dao động điều hòa với tần số góc chu kỳ T và tần số f thì động năng và thế năng biến thiên tuần hoàn với tần số góc ω’, tần số f’ và chu kỳ T’, mối liên hệ như sau:
- Khi con lắc lò xo dao động mà chiều dài của lò xo thay đổi từ chiều dài cực tiểu lmin đến chiều dài cực đại lmax thì:
Bài tập minh họa
Bài tập 1: Một con lắc lò xo có khối lượng không đáng kể, độ cứng là k, lò xo treo thẳng đứng, bên dưới treo vật nặng có khối lượng m. Ta thấy ở vị trí cân bằng lò xo giãn ra một đoạn 16cm. kích thích cho vật dao động điều hòa. Xác định tần số của con lắc lò xo. Cho g = π2 (m/s2)
Lý thuyết và bài tập minh họa Chuyển động tròn đềuLời giải:
f=\frac{1}{2\pi}\sqrt{\frac{g}{\Delta l}}=\frac{1}{2\pi}\sqrt{\frac{\pi^2}{0,16}}=1,25HzBài tập 2: Một lò xo có độ cứng là k. Khi gắn vật m1 vào lò xo và cho dao động thì chu kì dao động là 0,3s. Khi gắn vật có khối lượng m2 vào lò xo trên và kích thích cho dao động thì nó dao động với chu kì là 0,4s. Hỏi nếu khi gắn vật có khối lượng m = 2m1 + 3m2 thì nó dao động với chu kỳ là bao nhiêu?
Lời giải:
T=\sqrt{2T_1^2+3T_2^2}=0,812sGia sư Online Học Online Toán 12 Học Online Hóa 10 Học Online Toán 11 Học Online Toán 6 Học Online Toán 10 Học Online Toán 7 Học Online Lý 10 Học Online Lý 9 Học Online Toán 8 Học Online Toán 9 Học Tiếng Anh 6 Công của lực điện là gì? Khái niệm và công thức tính Học Tiếng Anh 7Tham khảo ngay các khoá học online của Marathon Education
Với những lý thuyết về con lắc lò xo và một số bài tập vận dụng mà Marathon Education vừa chia sẻ, mong rằng các em sẽ nắm vững kiến thức này. Để học trực tuyến online thêm nhiều kiến thức Toán – Lý – Hóa – Văn bổ ích khác, các em hãy thường xuyên theo dõi website của Marathon. Chúc các em học tập tốt và luôn đạt điểm cao!
Từ khóa » Tính W Trong Con Lắc Lò Xo
-
Con Lắc Lò Xo, Chu Kỳ, Tần Số, Thế Năng Của Con Lắc Lò Xo Bài Tập Vận ...
-
Trọn Bộ Công Thức Vật Lý 12 Ôn Thi THPT Quốc Gia Chọn Lọc
-
Công Thức Tính Cơ Năng Của Con Lắc Lò Xo - Toploigiai
-
Công Thức Tính Nhanh Bài Tập Con Lắc Lò Xo
-
Cách Tính Năng Lượng Của Con Lắc Lò Xo Hay, Chi Tiết - Vật Lí Lớp 12
-
Con Lắc Lò Xo - Vật Lý Lớp 12 - Baitap123
-
Các Công Thức Về Con Lắc Lò Xo
-
Công Thức Tính Cơ Năng Của Con Lắc Lò Xo Và Bài Tập Vận Dụng
-
Tổng Hợp Công Thức Con Lắc Lò Xo Và Bài Tập áp Dụng - Chăm Học Bài
-
Năng Lượng Của Con Lắc Lò Xo - Công Thức - CungHocVui
-
Viết Công Thức động Năng, Thế Năng, Cơ Năng Của Con Lắc Lò Xo
-
DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA – CON LẮC LÒ XO Tổng Công Thức
-
Công Thức Con Lắc Lò Xo - Công Thức Vật Lý 12
-
Năng Lượng Con Lắc Lò Xo - Thời Gian Nén, Dãn Trong Một Chu Kỳ