Giải vật lí 12 bài 2: Con lắc lò xo
Nội dung bài gồm:
- I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
- II. GIẢI BÀI TẬP
- Giải câu 1: Khảo sát con lắc lò xo nằm ngang...
- Giải câu 2: Nêu công thức tính chu kì con lắc....
- Giải câu 3: Viết công thức động năng, thế năng...
- Giải câu 4: Công thứ tính chu kì dao động của...
- Giải câu 5: Một con lắc lò xo dao động điều hòà...
- Giải câu 6: Một con lắc lò xo gồm một vật có...
I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
I. Con lắc lò xo:
1. Khái niệm:
Con lắc lò xo là một hệ gồm một lò xo có độ cứng k, khối lượng không đáng kể, một đầu được giữ cố định và đầu kia gắn vật nhỏ khối lượng m.
2. Vị trí cân bằng:
Là vị trí mà lò xo không biến dạng.
II. Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học
Chọn hệ quy chiếu: Chọn trục tọa độ x song song với trục của lò xo, chiều dương là chiều tăng độ dài của lò xo.Gốc tọa độ O tại vị trí cân bằng. Mốc thời gian là thời điểm ban đầu.
Giả sử, tại thời điểm t, vật ở li độ x.
Các lực tác dụng lên vật: $\overrightarrow{P}$, $\overrightarrow{N}$, $\overrightarrow{F}$.
Áp dụng Định luật II Newton, ta có: $\overrightarrow{P}$ + $\overrightarrow{N}$ + $\overrightarrow{F}$ = m.a
Chiếu lên phương chuyển động ( trục Ox), ta có: $\overrightarrow{F}$ = m.a
$\Rightarrow$ - k.x = m.a
$\Leftrightarrow $ a = - $\frac{k}{m}$ . x
Đặt $w^{2}$ = $\frac{k}{m}$
$\Rightarrow$ Con lắc lò xo dao động điều hòa với tần số góc và chu kì lần lượt là:
w = $\sqrt{\frac{k}{m}}$
T = 2$\pi $.$\sqrt{\frac{m}{k}}$
Lực kéo về (lực hồi phục): là lực luôn hướng về vị trí cân bằng (khác với lực đàn hồi là lực đưa vật về vị trí lò xo không biến dạng). Độ lớn lực kéo về tỉ lệ với li độ, là lực gây ra gia tốc cho vật dao động điều hòa
III. Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt năng lượng
1. Động năng của con lắc lò xo: Là động năng của vật m:
$W_{đ}$ = $\frac{1}{2}$.m.v^{2}
2. Thế năng của con lắc lò xo: Là thế năng đàn hồi của lò xo;
$W_{t}$ = $\frac{1}{2}$.k.$x^{2}$
3. Cơ năng của con lắc lò xo. Sự bảo toàn cơ năng
a, Cơ năng của con lắc lò xo: Là tổng động năng và thế năng của con lắc
$W = \frac{1}{2}.m. v^{2} + \frac{1}{2}.k.x^{2}$
b, Sự bảo toàn cơ năng: Khi không có ma sát, cơ năng của con lắc được bảo toàn. Nó chỉ chuyển từ thế năng sang động năng và ngược lại.
Ta có: $W = \frac{1}{2}.m.w^{2}.A^{2}.sin^{2}(wt + \varphi ) + \frac{1}{2}.k.A^{2}. cos^{2}(wt + \varphi )$ (*)
$W = \frac{1}{2}.m.w^{2}.A^{2} = \frac{1}{2}.k.A^{2} = const$
Chú ý: Cơ năng của con lắc lò xo tỉ lệ thuận với bình phương biên độ
II. GIẢI BÀI TẬP
Bài giải:
a, Khảo sát dao động của con lắc lò xo:
Các bạn có thể xem phần này tại mục II. Khảo sát con lắc lò xo về mặt động lực học
b, Tìm công thức lực kéo về
Theo câu a, ta thấy: Lực kéo về đối với con lắc lò xo nằm ngang chính là lực đàn hồi nên công thức của lực kéo về là: F = - k.x
Bài giải:
Theo mục II. Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học, ta có:
Chu kì của con lắc lò xo được tính theo công thức: T = 2$\pi $.$\sqrt{\frac{m}{k}}$.
Bài giải:
a, Công thức tính động năng, thế năng, cơ năng của con lắc lò xo:
- Động năng: $W_{đ} = \frac{1}{2}.m.v^{2}$
- Thế năng: $W_{t} = \frac{1}{2}.k.x^{2}$
- Cơ năng: $W = \frac{1}{2}.k.A^{2} = \frac{1}{2}.m.w^{2}.A^{2}$
b, Khi con lắc dao động điều hòa, cơ năng của con lắc biến đổi từ dạng thế năng sang động năng và ngược lại.
Bài giải:
Chọn đáp án C.
Giải thích: Dựa vào mục II. Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học
Chọn đáp án D.
Giải thích: Thế năng của con lắc lò xo tại li độ x (m) được tính theo công thức:
$W_{t} = \frac{1}{2}.k.x^{2}$
Tại x = - 2 (cm) = 2.$10^{-2}$ (m), thế năng của con lắc là: $W_{t} = \frac{1}{2}.k.x^{2} = W_{t} = \frac{1}{2}.k.x^{2} = 0,008 (J).$
Bài giải:
Chọn đáp án B.
Giải thích: Khi con lắc lò xo ở vị trí cân bằng, ta có: $W_{t} = 0$, $W_{đ} = W$
$\Rightarrow $ $\frac{1}{2}.m.v^{2} = \frac{1}{2}.k.A^{2}$
$\Leftrightarrow $ $v = \sqrt{\frac{k.A^{2}}{m}}$
$\Leftrightarrow $ $v = \sqrt{\frac{80.(0,1)^{2}}{0,4}} = \sqrt{2} \approx 1,4 (m/s)$.
Xem thêm lời giải Giải môn Vật lí lớp 12
- 👉 Giải vật lí 12 bài 1: Dao động điều hòa
- 👉 Giải vật lí 12 bài 8: Giao thoa sóng
- 👉 Giải vật lí 12 bài 2: Con lắc lò xo
- 👉 Giải vật lí 12 bài 3: Con lắc đơn
- 👉 Giải vật lí 12 bài 4: Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức
- 👉 Giải vật lí 12 bài 5: Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số. Phương pháp giản đồ Fre-nen
- 👉 Giải vật lí 12 bài 7: Sóng cơ và sự truyền sóng cơ
- 👉 Giải vật lí 12 bài 9: Sóng dừng
- 👉 Giải vật lí 12 bài 10: Đặc trưng vật lí của âm
- 👉 Giải vật lí 12 bài 11: Đặc trưng sinh lí của âm
- 👉 Giải vật lí 12 bài 12: Đại cương về dòng điện xoay chiều
- 👉 Giải vật lí 12 bài 13: Các mạch điện xoay chiều
- 👉 Giải vật lí 12 bài 14: Mạch có R, L, C mắc nối tiếp
- 👉 Giải vật lí 12 bài 15: Công suất tiêu thụ của mạch điện xoay chiều. Hệ số công suất
- 👉 Giải vật lí 12 bài 16: Truyền tải điện năng – Máy biến áp
- 👉 Giải vật lí 12 bài 17: Máy phát điện xoay chiều
- 👉 Giải vật lí 12 bài 18: Động cơ không đồng bộ ba pha
- 👉 Giải vật lí 12 bài 20: Mạch dao động
- 👉 Giải vật lí 12 bài 21: Điện từ trường
- 👉 Giải vật lí 12 bài 22: Sóng điện từ
- 👉 Giải vật lí 12 bài 23: Nguyên tắc thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến
- 👉 Giải vật lí 12 bài 24: Tán sắc ánh sáng
- 👉 Giải vật lí 12 bài 25: Giao thoa ánh sáng
- 👉 Giải vật lí 12 bài 26: Các loại quang phổ
- 👉 Giải vật lí 12 bài 27: Tia hồng ngoại và tia tử ngoại
- 👉 Giải vật lí 12 bài 28: Tia X
- 👉 Giải vật lí 12 bài 30: Hiện tượng quang điện. Thuyết lượng tử ánh sáng
- 👉 Giải vật lí 12 bài 31: Hiện tượng quang điện trong
- 👉 Giải vật lí 12 bài 32: Hiện tượng quang-phát quang
- 👉 Giải vật lí 12 bài 33: Mẫu nguyên tử Bo
- 👉 Giải vật lí 12 bài 34: Sơ lược về laze
- 👉 Giải vật lí 12 bài 35: Tính chất và cấu tạo hạt nhân
- 👉 Giải vật lí 12 bài 36: Năng lượng liên kết của hạt nhân. Phản ứng hạt nhân
- 👉 Giải vật lí 12 bài 37: Phóng xạ
- 👉 Giải vật lí 12 bài 38: Phản ứng phân hạch
- 👉 Giải vật lí 12 bài 39: Phản ứng nhiệt hạch
- 👉 Giải vật lí 12 bài 40: Các hạt sơ cấp
- 👉 Giải vật lí 12 bài 41: Cấu tạo vũ trụ
- 👉 Giải vật lí 12 bài 29: Thực hành: Đo bước sóng ánh sáng bằng phương pháp giao thoa ( Phần 1 )
- 👉 Giải vật lí 12 bài 29: Thực hành: Đo bước sóng ánh sáng bằng phương pháp giao thoa ( Phần 2 )
Lớp 12 | Các môn học Lớp 12 | Giải bài tập, đề kiểm tra, đề thi Lớp 12 chọn lọc
Danh sách các môn học Lớp 12 được biên soạn theo sách giáo khoa mới của bộ giáo dục đào tạo. Kèm theo lời giải sách bài tập, sách giáo khoa, đề kiểm tra 15 phút, 45 phút (1 tiết), đề thi học kì 1 và học kì 2 năm học 2024 ngắn gọn, chi tiết dễ hiểu.
Toán Học
- Đề thi, đề kiểm tra Toán lớp 12
- SBT Toán lớp 12 Nâng cao
- SBT Toán 12 Nâng cao
- SGK Toán 12 Nâng cao
- SBT Toán lớp 12
- SGK Toán lớp 12
Vật Lý
- SBT Vật lí 12 Nâng cao
- SGK Vật lí lớp 12 Nâng cao
- SBT Vật lí lớp 12
- SGK Vật lí lớp 12
- Giải môn Vật lí lớp 12
Hóa Học
- Đề thi, đề kiểm tra Hóa lớp 12
- SBT Hóa học 12 Nâng cao
- SGK Hóa học lớp 12 Nâng cao
- SBT Hóa lớp 12
- SGK Hóa lớp 12
Ngữ Văn
- Đề thi, đề kiểm tra Ngữ Văn 12 mới
- Soạn văn 12
- SBT Ngữ văn lớp 12
- Luyện dạng đọc hiểu
- Văn mẫu 12
- Soạn văn 12 chi tiết
- Soạn văn ngắn gọn lớp 12
- Soạn văn 12 siêu ngắn
- Bài soạn văn lớp 12 siêu ngắn
- Bài soạn văn 12
Lịch Sử
Địa Lý
Sinh Học
- Đề thi, đề kiểm tra Sinh lớp 12
- SGK Sinh lớp 12 Nâng cao
- SBT Sinh lớp 12
- SGK Sinh lớp 12
- Giải môn Sinh học lớp 12
GDCD
Tin Học
Tiếng Anh
- Đề thi, đề kiểm tra Tiếng Anh 12 mới
- SBT Tiếng Anh lớp 12
- Ngữ pháp Tiếng Anh
- SGK Tiếng Anh 12
- SBT Tiếng Anh lớp 12 mới
- SGK Tiếng Anh 12 Mới