Câu hỏi
Một con lắc lò xo có độ cứng \(100N/m\), dao động điều hòa theo phương thẳng đứng. Chọn gốc tọa độ và mốc thế năng ở vị trí cân bằng của con lắc. Thế năng của con lắc được mô tả bằng phương trình \({{\rm{W}}_t} = 0,16cos\left( {10\pi t + \dfrac{\pi }{3}} \right) + 0,16\left( J \right)\). Lấy \(g = 10 = {\pi ^2}m/{s^2}\). Lực đàn hồi cực đại tác dụng lên con lắc có độ lớn bằng
- A \(12,00N.\)
- B \(9,00N.\)
- C \(8,25N.\)
- D \(16,00N.\)
Phương pháp giải:
+ Đọc phương trình thế năng
+ Sử dụng biểu thức tính độ dãn của lò xo tại vị trí cân bằng: \(\Delta {l_0} = \dfrac{{mg}}{k}\)
+ Sử dụng biểu thức tính lực đàn hồi: \({F_{dh}} = k.\left( {\Delta l + x} \right)\)
Lời giải chi tiết:
Ta có: \(k = 100N/m\)
\({{\rm{W}}_t} = 0,16cos\left( {10\pi t + \dfrac{\pi }{3}} \right) + 0,16\)
\( \Rightarrow {{\rm{W}}_{{t_{max}}}} = \dfrac{1}{2}k{A^2} = 0,16 + 0,16 = 0,32\)
\( \Rightarrow A = \sqrt {\dfrac{{2.0,32}}{{100}}} = 0,08m\)
+ Độ dãn của lò xo tại vị trí cân bằng: \(\Delta {l_0} = \dfrac{{mg}}{k} = \dfrac{g}{{{\omega ^2}}} = \dfrac{{{\pi ^2}}}{{{{\left( {10\pi } \right)}^2}}} = 0,01m\)
Lực đàn hồi cực đại tác dụng lên con lắc: \({F_{d{h_{max}}}} = k\left( {\Delta {l_0} + A} \right) = 100\left( {0,01 + 0,08} \right) = 9N\)
Chọn B