Câu hỏi

Một con lắc lò xo gồm một vật nhỏ khối lượng 100 g và lò xo nhẹ có độ cứng 0,01 N/cm. Ban đầu giữ vật ở vị trí lò xo dãn 10 cm rồi buông nhẹ cho vật dao động. Trong quá trình dao động lực cản tác dụng lên vật có độ lớn không đổi 10-3 N. Lấy π2 = 10. Sau 21,4 s dao động, tốc độ lớn nhất còn lại của vật chỉ có thể là

  • A 58π mm/s
  • B 57π mm/s.
  • C 56π mm/s
  • D 54π mm/s.

Lời giải chi tiết:

Chu kì dao động của vật

\(T = 2\pi \sqrt {\frac{m}{k}} = 2\pi .\sqrt {\frac{{0,1}}{1}} = 2s\)

Biên độ dao động lúc đầu là 10 cm.

Trong quá trình dao động dưới tác dụng của lực cản năng lượng dao động của con lắc giảm đi. Năng lượng ban đầu của con lắc là

\({{\rm{W}}_o} = \frac{1}{2}.k.A_0^2 = \frac{1}{2}.1.0,{1^2} = 0,005J\)

Độ giảm biên độ sau mỗi nửa chu kì là :  

\(\Delta {A_{\frac{1}{2}}} = \frac{{2{F_c}}}{k} = \frac{{2.0,001}}{1} = 0,002m = 0,2cm\)

Thời gian 21,4 s = 10 T + ½ T + 0,4 s

Độ giảm biên độ sau khoảng thời gian trên là :


\(\begin{array}{l}
\Delta {A_t} = 0,2.21 = 4,2cm\\
= > {A_t} = A - \Delta {A_t} = 10 - 4,2 = 5,8cm\\
{{\rm{W}}_{d\max }} = {{\rm{W}}_t} = \frac{1}{2}.k.A_t^2\\
{v_{t\max }} = \sqrt {\frac{{2.{{\rm{W}}_{d\max }}}}{m}} = 58\pi (mm/s).
\end{array}\)


Luyện Bài Tập Trắc nghiệm Lí lớp 12 - Xem ngay