Cơ năng của con lắc lò xo

Cơ năng của con lắc lò xo

4.2/5

Tác giả: Thầy Tùng

Đăng ngày: 20 Aug 2022

Lưu về Facebook:
Hình minh họa Cơ năng của con lắc lò xo

Lý thuyết về Cơ năng của con lắc lò xo

Con lắc lò xo: W=Wđ+Wt=12mv2+12kx2=Wđmax=Wtmax=12mv2max=12mω2A2=12kA2(J)

Trong đó: Wđ;Wt là động năng và thế năng của con lắc lò xo.(J)

m là khối lượng của vật (kg)

ω là tần số góc của vật (rad/s)

A là biên độ dao động của vật (m)

x(m),v(m/s) là li độ và vận tốc của vật

k là độ cứng của lò xo (N/m)

Cơ năng của con lắc lò xo không phụ thuộc vào khối lượng m 

Có sự chuyển hoa qua lại giữa động năng và thế năng nhưng tổng động năng và thế năng không đổi hay cơ năng được bảo toàn.

Chú ý: Wđ=nWtx=±An+1

Bài tập tự luyện có đáp án

Câu 1: Một con lắc lò xo gồm vật nặng có khối lượng m = 200g và lò xo có độ cứng k = 20 N/m đang dao động điều hoà với biên độ A = 6 cm. Vận tốc của vật khi qua vị trí có thế năng bằng 3 lần động năng có độ lớn bằng:

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Thế năng bằng 3 lần động năng Þ Wt = 3Wđ

W=Wd+3WdW=4Wd12kA2=4.12mv212.20.0,062=4.12.0,2v2v=0,3m/s 

Câu 2: Một con lắc lò xo gồm lò xo nhẹ và vật nhỏ dao động điều hòa theo phương ngang với tần số góc 10 rad/s. Biết rằng khi động năng và thế năng (mốc ở vị trí cân bằng của vật) bằng nhau thì vận tốc của vật có độ lớn bằng 0,6 m/s. Biên độ dao động của con lắc là

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

W= Wt W = 2Wt 

 12kA2=2.12mv2A=2mkv=2ω.v=210.0,6=3250m=62cm 

Câu 3: Một con lắc lò xo m = 1kg dao động điều hoà trên mặt phẳng ngang. Khi vật có vận tốc v = 10cm/s thì có thế năng bằng 3 động năng. Năng lượng dao động của con lắc là:

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Thế năng bằng 3 lần động năng Þ Wt = 3Wđ

Þ W=Wd+3WdW=4Wd12kA2=4.12mv2W=4.12.1.0,12=0,02J