Câu hỏi
Con lắc lò xo gồm vật nặng có khối lượng 400g được gắn vào lò xo nằm ngang có độ cứng 40N/m. Từ vị trí cân bằng người ta kéo vật ra một đoạn 8 cm rồi thả nhẹ cho vật dao động. Kể từ khi thả, sau đúng 7π/30s thì giữ đột ngột điểm chính giữa của lò xo. Biên độ dao động mới của con lắc là
- A \(6\sqrt 2 cm\)
- B \(2\sqrt 2 cm\)
- C 6cm.
- D \(2\sqrt 7 cm\)
Phương pháp giải:
Sử dụng lí thuyết về dao động điều hòa của con lắc lò xo, năng lượng trong dao động của con lắc lò xo
Lời giải chi tiết:
Chu kì dao động của con lắc lò xo \(T = 2\pi \sqrt {{m \over k}} = 2\pi \sqrt {{{0,4} \over {40}}} = {\pi \over 5}s\)
Biên độ dao động của con lắc lò xo A = 8 cm
Xét thời gian t = 7π/30s = T + T/6
Như vậy sau 7π/30s vật nặng đang ở vị trí có li độ x = 4 cm
+ Khi đó thế năng và động năng của con lắc lò xo \({{\rm{W}}_t} = {1 \over 2}k{x^2} = {1 \over 4}k{A^2} = {{\rm{W}} \over 4};{{\rm{W}}_d} = {{3W} \over 4}\)
+ Người ta giữ tại điểm chính giữa của lò xo
=> Thế năng còn lại \({\rm{W}}{{\rm{'}}_t} = {{\rm{W}} \over 8}\)
=> Cơ năng của con lắc \({\rm{W}}' = {{\rm{W}} \over 8} + {{3W} \over 4} = {{7W} \over 8}\)
Độ cứng của lò xo thay đổi kl = k’.l/2 => k’ = 2k
Thay vào ta được \({\rm{W}}' = {{7W} \over 8} \Leftrightarrow {1 \over 2}2kA{'^2} = {7 \over 8}{1 \over 2}k{A^2} \Rightarrow A' = {{\sqrt 7 } \over 4}A = 2\sqrt 7 cm\)
Chọn D