Lý thuyết Con lắc lò xo (hay, chi tiết nhất)



Bài viết Lý thuyết Con lắc lò xo với phương pháp giải chi tiết giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Lý thuyết Con lắc lò xo.

Bài giảng: Con lắc lò xo (phần 1) - Thầy Lê Xuân Vượng (Giáo viên VietJack)

     - Con lắc lò xo gồm một vật nhỏ có khối lượng m gắn vào đầu một lò xo có độ cứng k và khối lượng không đáng kể.

     - Xét một con lắc lò xo nằm ngang: vật có khối lượng m, lò xo có độ cứng k, mặt ngang không ma sát.

Con lắc lò xo - Lý thuyết Vật Lý 12 đầy đủ

     Chọn trục tọa độ như hình vẽ, gốc tọa độ ở VTCB ( vị trí lò xo không biến dạng.

     Các lực tác dụng lên vật: trọng lực P, phản lực N, lực đàn hồi F.

     Theo Định luật II Niu-tơn ta có: P + N + F = ma

     Chiếu lên trục Ox ta có: F = ma

     ⇔ -kx = ma ⇔ a = x" = (-k/m).x (Phương trình vi phân cấp 2)

     Nghiệm của phương trình trên có dạng: x = A cos⁡(ωt + φ)

     Với Con lắc lò xo - Lý thuyết Vật Lý 12 đầy đủ

     A, φ∶ được xác định từ điều kiện ban đầu của bài toán.

     - Lực đàn hồi Fđh: là lực xuất hiện khi lò xo bị biến dạng.

     Fđh = -k∆l (Với ∆l là độ biến dạng của lò xo, so với vị trí lò xo không biến dạng)

     - Lực phục hồi (lực hồi phục): là hợp lực tác dụng lên vật dao động điều hòa.

     Fph = ma = -kx (Với x là li độ của vật, so với VTCB)

     Lực phục hồi luôn hướng về vị trí cân bằng.

     - Nhận xét

     Trong con lắc lò xo nằm ngang: x = ∆l ( do VTCB là vị trí lò xo không biến dạng)

     Trong con lắc lò xo thẳng đứng:

Con lắc lò xo - Lý thuyết Vật Lý 12 đầy đủ

     Tại VTCB, tổng hợp lực bằng 0: k∆l0 = mg

     → Độ biến dạng của lò xo ở VTCB ∆l0 = mg/k

     (VTCB khác vị trí lò xo không biến dạng).

     Độ lớn Con lắc lò xo - Lý thuyết Vật Lý 12 đầy đủ

     Độ lớn Con lắc lò xo - Lý thuyết Vật Lý 12 đầy đủ

     - Động năng của con lắc lò xo:

Con lắc lò xo - Lý thuyết Vật Lý 12 đầy đủ

     - Thế năng đàn hồi của con lắc lò:

Con lắc lò xo - Lý thuyết Vật Lý 12 đầy đủ

     - Trong con lắc lò xo nằm ngang x = ∆l nên:

Con lắc lò xo - Lý thuyết Vật Lý 12 đầy đủ

     - Cơ năng trong con lắc lò xo:

Con lắc lò xo - Lý thuyết Vật Lý 12 đầy đủ

     - Nhận xét: Trong suốt quá trình dao động, động năng và thế năng của con lắc lò xo biên thiên tuần hoàn với chu kì T/2, còn cơ năng của vật được bảo toàn.

Bài giảng: Con lắc lò xo (phần 2) - Thầy Lê Xuân Vượng (Giáo viên VietJack)

Xem thêm các bài Lý thuyết Vật Lí lớp 12 hay khác:


dao-dong-co.jsp


Các loạt bài lớp 12 khác