Câu hỏi
Con lắc lò xo treo thẳng đứng, gồm lò xo độ cứng \(100\,\,N/m\) và vật nặng khối lượng \(100\,\,g\). Giữ vật theo phương thẳng đứng làm lò xo dãn \(4\,\,cm\), rồi truyền cho nó vận tốc \(20\pi \sqrt 3 \,\,cm/s\) hướng lên thì vật dao động điều hòa. Lấy \({\pi ^2} = 10\); gia tốc trọng trường \(g = 10\,\,m/{s^2}\). Biên độ dao động là
- A 5,29 cm
- B 4,00 cm
- C 4,58 cm
- D 2,54 cm
Phương pháp giải:
Độ giãn của lò xo ở VTCB: \(\Delta l = \dfrac{{mg}}{k}\)
Tần số góc của con lắc: \(\omega = \sqrt {\dfrac{k}{m}} \)
Công thức độc lập với thời gian: \({x^2} + \dfrac{{{v^2}}}{{{\omega ^2}}} = {A^2}\)
Lời giải chi tiết:
Ở VTCB, lò xo giãn một đoạn: \(\Delta {l_0} = \dfrac{{mg}}{k} = \dfrac{{0,1.10}}{{100}} = 0,01\,\,\left( m \right) = 1\,\,\left( {cm} \right)\)
Kéo vật xuống vị trí lò xo giãn \(4\,\,cm\), li độ của vật là:
\(x = \Delta l - \Delta {l_0} = 4 - 1 = 3\,\,\left( {cm} \right)\)
Tần số góc của con lắc là: \(\omega = \sqrt {\dfrac{k}{m}} = \sqrt {\dfrac{{100}}{{0,1}}} = 10\pi \,\,\left( {rad/s} \right)\)
Ta có công thức độc lập với thời gian:
\({x^2} + \dfrac{{{v^2}}}{{{\omega ^2}}} = {A^2} \Rightarrow {3^2} + \dfrac{{{{\left( {20\pi \sqrt 3 } \right)}^2}}}{{{{\left( {10\pi } \right)}^2}}} = {A^2} \Rightarrow A = 4,58\,\,\left( {cm} \right)\)
Chọn C.