Câu hỏi
Một con lắc lò xo có chiều dài tự nhiên là 20 cm gắn vào một vật nặng có khối lượng m = 200g dao động điều hòa theo phương thẳng đứng. Lấy g = 10 m/s2.Khi lò xo có chiều dài 18 cm thì vận tốc của vật bằng 0 và lực đàn hồi của lò xo có độ lớn 2N. Năng lượng dao động của vật là
- A 0,1 J
- B 0,04 J
- C 0,08 J
- D 0,02 J
Phương pháp giải:
Áp dụng đại cương dao động điều hòa cho con lắc lò xo đứng
Lời giải chi tiết:
Chiều dài tự nhiên của lò xo là l0 = 20 cm
Khi lò xo có chiều dài 18 cm thì vận tốc của vật bằng 0 => khi đó vật đang ở vị trí biên trên : \(l{\rm{ }} = {\rm{ }}{l_0} + \Delta l{\rm{ }}-A{\rm{ }} = > A - \Delta l = 20 - 18 = 2cm\).
Lực đàn hồi lúc đó: \(F = k\left| {\Delta l - A} \right| = k.0,02 = 2 = > k = 100N/m\)
Độ biến dạng của lò xo ở vị trí cân bằng là: \(\Delta l = {{mg} \over k} = {{0,2.10} \over {100}} = 0,02m\)
Biên độ của con lắc là: \(A - \Delta l = 2 = > A = 4cm\)
Cơ năng của con lắc là: \({\rm{W}} = {1 \over 2}k{A^2} = {1 \over 2}{.100.0,04^2} = 0,08J\)