Categories: Tổng hợp

Lý thuyết con lắc lò xo

Published by
Video vị trí cân bằng của con lắc lò xo

I. Con lắc lò xo

– Con lắc lò xo gồm một vật nặng m gắn vào một đầu của lò xo có độ cứng k và có khối lượng không đáng kể.

– Con lắc có một vị trí cân bằng mà khi ta thả vật ra, vật sẽ đứng yên mãi. Nếu kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng buông ra vật sẽ dao động quanh vị trí cân bằng giữa hai biên.

Video mô phỏng chuyển động của con lắc lò xo

II. Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học

– Xét vật ở li độ x, lò xo giãn một đoạn (Delta l = x), lực đàn hồi của lò xo (F = – kDelta l)

Phương trình dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học là:

(F = ma = – k{rm{x}}) hay (a = – frac{k}{m}x)

Trong đó:

F: là lực tác dụng lên m (N)

x: là li độ của vật (m)

k: độ cứng của lò xo (N/m)

dấu (-) chỉ ra rằng lực (overrightarrow F ) luôn hướng về vị trí cân bằng.

– Đặt ({omega ^2} = frac{k}{m} Rightarrow a + {omega ^2}x = 0)

– Dao động của con lắc lò xo là dao động điều hòa:

+ Tần số góc: (omega = sqrt {frac{k}{m}} )

+ Chu kì: (T = 2pi sqrt {frac{m}{k}} )

– Lực luôn hướng về vị trí cân bằng gọi là lực kéo về. Nó có độ lớn tỉ lệ với li độ và là lực gây ra gia tốc cho vật dao động điều hòa.

* Tổng hợp các dạng con lắc lò xo

III. Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt năng lượng

1. Động năng của con lắc lò xo

– Động năng của con lắc lò xo là động năng của vật m:

({W_d} = frac{1}{2}m{v^2}left( J right))( = frac{1}{4}K{A^2} – frac{1}{4}K{A^2}cos (2omega t + 2varphi ))

2. Thế năng của con lắc lò xo

({{rm{W}}_t} = frac{1}{2}k{{rm{x}}^2}left( J right))( = frac{1}{4}K{A^2} + frac{1}{4}K{A^2}cos (2omega t + 2varphi ))

3. Cơ năng của con lắc lò xo. Sự bảo toàn cơ năng

– Cơ năng của con lắc:

({rm{W}} = frac{1}{2}m{v^2} + frac{1}{2}k{{rm{x}}^2}left( J right))

– Khi không có ma sát thì cơ năng của con lắc được bảo toàn. Nó chỉ biến đổi từ thế năng sang động năng và ngược lại.

({rm{W}} = frac{1}{2}k{A^2} = frac{1}{2}m{omega ^2}{A^2} = const)

*Nhận xét:

– Động năng và thế năng của con lắc lò xo biến thiên điều hòa cùng tần số góc (2omega ), tần số (2f), chu kì (frac{T}{2}).

– Thời gian liên tiếp giữa hai lần động năng bằng thế năng là (frac{T}{4})

– Cơ năng của con lắc lò xo luôn được bảo toàn và tỉ lệ với bình phương biên độ dao động.

Sơ đồ tư duy về con lắc lò xo

This post was last modified on %s = human-readable time difference 20:32

Published by

Bài đăng mới nhất

Con số may mắn hôm nay 3/11/2024 theo tuổi: Xem số MAY MẮN giúp bạn ĐÓN LỘC

Con số may mắn hôm nay 3/11/2024 theo tuổi: Xem con số MAY MẮN giúp…

6 giờ ago

Tử vi Chủ nhật ngày 3/11/2024 của 12 con giáp: Thìn khôn ngoan, Dần may mắn

Tử vi Chủ nhật ngày 3/11/2024 của 12 con giáp: Rồng khôn, Hổ may mắn

6 giờ ago

Cảnh báo 4 con giáp đối diện với nguy cơ mất tiền hao của, tháng 11/2024 chớ vội đầu tư

Cảnh báo 4 con giáp đối mặt nguy cơ mất tiền, đừng vội đầu tư…

8 giờ ago

4 con giáp VƯỢT chông gai để LỘI NGƯỢC dòng xuất sắc cuối năm 2024, TIỀN của tràn vào nhà

4 con giáp VƯỢT gai để lội ngược dòng xuất sắc cuối năm 2024, tiền…

9 giờ ago

Tuần mới (4 – 10/11) ôm trọn may mắn, 3 con giáp mở mày mở mặt khi thăng hoa vượt kỳ vọng

Tuần mới (4 - 10/11) đón nhận may mắn, 3 con giáp mở mang tầm…

14 giờ ago

Cách giúp 12 con giáp đạp gió rẽ sóng, chinh phục đỉnh cao trong tháng 11/2024

Cách giúp 12 con giáp cưỡi sóng vượt gió chinh phục đỉnh cao tháng 11/2024

14 giờ ago