Câu hỏi
Một con lắc lò xo treo thẳng đứng gồm vật có m = 100 g và lò xo có k = 100 N/m. Kéo vật theo phương thẳng đứng khỏi vị trí cân bằng đến khi lò xo giãn 2 cm rồi truyền cho vật vận tốc có độ lớn là \(10\sqrt 3 \pi \,\,m/s\) và hướng lên để vật dao động điều hòa. Lấy \(g = 10\,\,m/{s^2}\) và \({\pi ^2} = 10\). Biên độ dao động của vật là
- A 2,8 cm
- B 1,4 cm
- C 2 cm
- D 2,6 cm
Phương pháp giải:
Tần số góc của con lắc lò xo: \(\omega = \sqrt {\dfrac{k}{m}} \)
Độ giãn của lò xo ở vị trí cân bằng: \(\Delta {{\rm{l}}_0} = \dfrac{{mg}}{k}\)
Li độ của con lắc: \(x = \Delta {\rm{l}} - \Delta {{\rm{l}}_0}\)
Công thức độc lập với thời gian: \({x^2} + \dfrac{{{v^2}}}{{{\omega ^2}}} = {A^2}\)
Lời giải chi tiết:
Tần số góc của con lắc lò xo là: \(\omega = \sqrt {\dfrac{k}{m}} = \sqrt {\dfrac{{100}}{{0,1}}} = 10\pi \,\,\left( {rad/s} \right)\)
Độ giãn của lò xo ở vị trí cân bằng là: \(\Delta {{\rm{l}}_0} = \dfrac{{mg}}{k} = \dfrac{{0,1.10}}{{100}} = 0,01\,\,\left( m \right) = 1\,\,\left( {cm} \right)\)
Li độ của con lắc khi lò xo giãn 2 cm là: \(x = \Delta {\rm{l}} - \Delta {{\rm{l}}_0} = 2 - 1 = 1\,\,\left( {cm} \right)\)
Ta có công thức độc lập với thời gian:
\({x^2} + \dfrac{{{v^2}}}{{{\omega ^2}}} = {A^2} \Rightarrow {1^2} + \dfrac{{{{\left( {10\sqrt 3 \pi } \right)}^2}}}{{{{\left( {10\pi } \right)}^2}}} = {A^2} \Rightarrow A = 2\,\,\left( {cm} \right)\)
Chọn C.