Quả cầu có khối lượng m=50g gắn vào một lò xo thẳng đứng, đầu trên của lò xo cố định , độ cứng k=0,2N/cm . Ban đầu m được giữ ở vị trí lò xo thẳng đứng và có chiều dài tự nhiên.Buông m không vận tốc ban đầu. Vận tốc của vật khi qua vị trí cân bằng nhận giá trị nào sau đây
Đáp án:
k = 0,2N/cm = 20 N/m
Vị trí của quả cầu khi ở vị trí cân bằng:
P – Fđho = 0 ( Fđho : lực đàn hồi ở vị trí cân bằng )
=> Fđho = P
=> kxo = mg
Độ giãn của lò xo ở vị trí cân bằng là:
xo = mg/k = ( 50.10-³ × 10 ) / 0,2 = 2,5 (cm)
Thế năng ban đầu của lò xo ( tức năng lượng ta tích lũy cho lò xo = cách nâng nó từ vị trí cân bằng lên độ cao để nó có chiều dài tự nhiên ) là:
Wtmax = kxo²/2 = 20 × (2,5.10-²) / 2 = 6,25.10-³ (J)
Áp dụng ĐL bảo toàn cơ năng:
Wtmax = Wđmax = 6,25.10-³ (J)
=> mv²max/2 = 6,25.10-³ (J)
=> v²max = 2 × 6,25.10-³ / 50.10-³ = 0,25
Vận tốc ở vị trí cân bằng là:
vmax = 0,5 (m/s)
b, tính độ dãn cực đại của lò xo trong quá trình chuyển động
∆Lmax = 2xo = 5 (cm)
010
Giải thích các bước giải:
Đáp án:
v=0,5m/s
Giải thích các bước giải:
\[m = 0,05kg;k = 0,2N/cm;\]
tại vị trí cân bằng lò xo dãn :
\[\Delta l = \frac{{mg}}{k} = \frac{{0,05.10}}{{0,{{2.10}^2}}} = 0,025m\]
cơ năng:
\[{\rm{W}} = \frac{1}{2}k.\Delta {l^2} = \frac{1}{2}.0,{2.10^2}.{(0,025)^2} = 6,{25.10^{ – 3}}J\]
vận tốc:
\[\frac{1}{2}.m.{v^2} = 6,{25.10^{ – 3}} = > v = 0,5m/s\]