Một con lắc lò xo treo thẳng đứng gồm lò xo nhẹ có độ cứng k gắn với vật nhỏ có khối lượng m đang dao động điều hòa dọc theo trục Ox thẳng đứng mà gốc O ở ngang với vị trí cân bằng của vật. Lực đàn hồi mà lò xo tác dụng lên vật trong quá trình dao động có đồ thị như hình bên. Lấy \({{\pi }^{2}}=10\), phương trình dao động của vật là:
.jpg)
A. \(x=2\cos \left( 5\pi t-\frac{\pi }{3} \right)\left( cm \right)\,\,\left( cm \right)\)
B. \(x=8\cos \left( 5\pi t+\frac{\pi }{2} \right)\left( cm \right)\,\left( cm \right)\)
C. \(x=2\cos \left( 5\pi t+\frac{\pi }{3} \right)\left( cm \right)\,\,\left( cm \right)\)
D. \(x=8\cos \left( 5\pi t-\frac{\pi }{2} \right)\left( cm \right)\,\left( cm \right)\)
Lời giải của giáo viên
ToanVN.com
Độ giãn của con lắc ở vị trí cân bằng: \(T=0,4s=2\pi \sqrt{\frac{\Delta {{\ell }_{0}}}{g}}\Rightarrow \Delta {{\ell }_{0}}=\frac{{{T}^{2}}.g}{4{{\pi }^{2}}}=0,04m=4\,cm\)
Lực đàn hồi của con lắc tại hai vị trí biên:
\(\left\{ \begin{array}{l} {F_{dh\max }} = k\left( {\Delta {\ell _0} + A} \right) = 3\\ {F_{dh\min }} = k\left( {\Delta {\ell _0} - A} \right) = - 1 \end{array} \right. \Rightarrow \frac{{\Delta {\ell _0} + A}}{{\Delta {\ell _0} - A}} = - \frac{3}{1} \Rightarrow A = 2\Delta {\ell _0} = 8{\mkern 1mu} cm\)
Độ cứng của lò xo: \(k=\frac{{{F}_{dh\max }}}{\Delta {{\ell }_{0}}+A}=\frac{3}{0,04+0,08}=25\,\,\left( N/m \right)\)
Biểu thức lực đàn hồi: \({{F}_{dh}}=k\left( \Delta {{\ell }_{0}}+x \right)=k\Delta {{\ell }_{0}}+k.x=1+2\cos \left( 5\pi t+\varphi \right)\)
Tại thời điểm \(t=0,1s\), lực đàn hồi có giá trị \(F=3N\) nên: \({{F}_{dh}}=1+2\cos \left( 5\pi .0,1+\varphi \right)=3\)
\(\Rightarrow \cos \left( 0,5\pi +\varphi \right)=1\Rightarrow 0,5\pi +\varphi =0\Rightarrow \varphi =-0,5\pi =-\frac{\pi }{2}\)
Phương trình dao động của vật: \(x=8\cos \left( 5\pi t-\frac{\pi }{2} \right)\,\left( cm \right)\)
CÂU HỎI CÙNG CHỦ ĐỀ
Cho một sóng ngang có phương trình sóng là \(u=80\sqrt{2}\cos 100\pi t\,V\), trong đó x tính bằng cm, t tính bằng giây. Bước sóng là
Một sóng âm truyền trong một môi trường. Biết cường độ âm tại một điểm gấp 100 lần cường độ âm chuẩn của âm đó thì mức cường độ âm tại điểm đó là
Trong các công thức sau, công thức nào dùng để tính tần số đao động nhỏ của con lắc đơn
Một máy phát điện xoay chiều một pha cấu tạo gồm nam châm có 5 cặp cực quay với tốc độ 24 vòng/giây. Tần số của dòng điện là
Cặp tia nào sau đây không bị lệch trong điện trường và từ trường?
Xét một sóng ngang có tần số f = 10 Hz và biên độ \(a=2\sqrt{2}\,cm\), lan truyền theo phương Oy từ nguồn dao động O, với tốc độ truyền sóng là 40 cm/s. Điểm P nằm trên phương truyền sóng, có tọa độ y = 17 cm. Khoảng cách lớn nhất giữa phần tử môi trường tại O và phần tử môi trường tại P là
Một vật dao động điều hòa với tần số góc \(\omega =5\,\) rad/s. Lúc t = 0, vật đi qua vị trí có li độ là \(x=-2\,cm\) và có vận tốc 10 cm/s hướng về phía vị trí biên gần nhất. Phương trình dao động của vật là
Một mạch điện xoay chiều RLC nối tiếp có \(C={{\left( {{\omega }^{2}}L \right)}^{-1}}\) được nối với nguồn xoay chiều có U0 xác định. Nếu ta tăng dần giá trị của C thì
Một sóng cơ lan truyền đi với vận tốc 2 m/s với tần số 50 Hz. Bước sóng của sóng này có giá trị là
Khi sóng âm truyền từ môi trường không khí vào môi trường nước thì
Cho một đoạn mạch xoay chiều AB gồm biến trở R, cuộn cảm thuần có độ tự cảm L và tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp. Đặt điện áp \(u=U\sqrt{2}\cos \left( 100\pi t \right)\,\left( V \right)\)vào hai đầu đoạn mạch AB. Hình vẽ là đồ thị biểu diễn công suất tiêu thụ trên AB theo điện trở R trong hai trường hợp; mạch điện AB lúc đầu và mạch điện AB sau khi mắc thêm điện trở r nối tiếp với R. Hỏi giá trị (x + y) gần với giá trị nào nhất sau đây?
.jpg)
Trong phản ứng tổng hợp Heli: \(_{3}^{7}Li+p\to 2\alpha +15,1\,MeV\). Nếu tổng hợp Heli từ 1g Li thì năng lượng tỏa ra có thể đun sôi bao nhiêu kg nước có nhiệt độ ban đầu là \(0{}^\circ C\)? Lấy nhiệt dung riêng của nước c = 4200 J/kg.K.
Qua một thấu kính hội tụ tiêu cự 20 cm, một vật đặt trước kính 60 cm sẽ cho ảnh cách vật
Một người quan sát một chiếc phao trên mặt biển thấy nó nhô lên cao 10 lần trong 18s. Khoảng cách giữa hai ngọn sóng kề nhau là 2 m. Tốc độ truyền sóng trên mặt biển là