Một con lắc lò xo gồm vật nhỏ có khối lượng m = 0,03 kg và lò xo có độ cứng k = 1,5 N/m. Vật nhỏ được đặt trên giá đỡ cố định nằm ngang dọc theo trục của lò xo...

Bài tập 6.8. Một con lắc lò xo gồm vật nhỏ có khối lượng m = 0,03 kg và lò xo có độ cứng k = 1,5 N/m. Vật nhỏ được đặt trên giá đỡ cố định nằm ngang dọc theo trục của lò xo. Hệ số ma sát trượt giữa giá đỡ và vật nhỏ là $\mu$ = 0,2. Ban đầu, giữ vật ở vị trí lò xo bị dãn một đoạn $\Delta l_{0} = 15$ cm rồi buông nhẹ để con lắc dao động tắt dần. Lấy g = 10 m/s$^{2}$. Tính tốc độ lớn nhất mà vật nhỏ đạt được trong quá trình dao động.


Một con lắc lò xo gồm vật nhỏ có khối lượng m = 0,03 kg và lò xo có độ cứng k = 1,5 N/m. Vật nhỏ được đặt trên giá đỡ cố định nằm ngang dọc theo trục của lò xo.

Vật đạt tốc độ lớn nhất tại vị trí O mà lực ma sát cân bằng với lực đàn hồi của lò xo, khi đó vật còn cách vị trí mà lò xo không biến dạng một đoạn A xác định bởi

$\mu mg=k.\Delta l\Rightarrow\Delta l=\frac{\mu.mg}{k}= \frac{0,2.0,03.10}{1,5} =0,04$ m.

Công của lực ma sát trên đoạn $\Delta l_{0}-\Delta l$ đó bằng độ giảm cơ năng khi vật đi từ vị trí ban đầu tới vị trí cân bằng nói trên:

$\mu mg(\Delta l_{0} – \Delta l) = \frac{mv_{max}^{2}}{2}+ \frac{k \Delta l^{2}}{2}-\frac{k.\Delta l_{0}^{2}}{2}$.

Thay số: $-0,1.0,03.10(0, 15 - 0,04) = \frac{0,03v^{2}_{max}}{2}+\frac{1,5.0,04^{2}}{2} - \frac{1,5.0,15^{2}}{2}$

Suy ra: $v_{max} =0,91 m/s=91 cm/s$.


Bình luận

Giải bài tập những môn khác