Bài viết này sẽ giúp các bạn học sinh nhớ lại những công thức cần nhớ đối với con lắc lò xo, cũng như các công thức tính nhanh con lắc lò xo khác, giúp giải quyết nhanh các câu trắc nghiệm.
I. Các công thức con lắc lò xo
1. Tần số và chu kì của con lắc lò xo
Tần số góc:
Chu kì:
Tần số:
2. Lực kéo về (Lực hồi phục)
Fkv=-kx=-w^2*x*m=a.m (Đơn vị: N)
Lực kéo về hướng về vị trí cân bằng, biến thiên điều hòa theo thời gian và ngược pha với li độ
Lực kéo về cực đại: Fmax=k.A
3. Lực đàn hồi
Fđh=k.Δl
Lực đàn hồi hướng về vị trí lò xo không biến dạng.
+) Với con lắc lò xo nằm ngang: Lực phục hồi cũng là lực đàn hồi
+) Với con lắc lò xo treo thẳng đứng:
Fđh=k|Δl+x| (chiều dương hướng xuống dưới)
Fđh=k|Δl-x| (chiều dương hướng lên trên)
+) Lực đàn hồi cực đại:
Fđh max=k|Δl+A|
+) Lực đàn hồi cực tiểu:
* Nếu Δl<A=>Fđh min=0
* Nếu Δl>A=>Fđh min=k|Δl-A|
4. Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt năng lượng:
a) Động năng của con lắc lò xo (Đơn vị: J):
Động năng cực đại:
b) Thế năng của con lắc lò xo (Đơn vị: J):
Thế năng cực đại:
c) Cơ năng của con lắc lò xo (Đơn vị: J)
Cơ năng của con lắc lò xo không phụ thuộc vào khối lượng vật nặng.
d) Các công thức độc lập với thời gian
Nếu tại thời điểm t1 ta có li độ x1 và vận tốc v1 thì:
Biên độ dao động khi biết li độ, vận tốc, tần số góc:
Tìm tốc độ cực đại và gia tốc cực đại khi biết độ cứng của con lắc lò xo và khối lượng vật nặng:
Chú ý:
Động năng và thế năng của con lắc lò xo biến thiên tuần hoàn với tần số góc 2w, chu kì T/2 và tần số 2f nếu con lắc lò xo dao động điều hòa với tần số góc w, chu kì T, tần số f.
Khoảng thời gian 2 lần liên tiếp động năng bằng thế năng: T/4
5. Độ cứng lò xo
Một lò xo có chiều dài l, độ cứng k bị cắt thành các lò xo có độ dài lần lượt là l1, l2, l2… có độ cứng tương ứng k1, k2, k3… thì k.l=k1.l1=k2.l2=k3.l3=…
+) Khi ghép lò xo nối tiếp:
+) Khi ghép lò xo song song:
II. Bài tập lý thuyết về con lắc lò xo
Câu 1:Chọn phát biểu đúng khi nói về con lắc lò xo nằm ngang
A. Chuyển động của vật là chuyển động biến đổi đều
B. Chuyển động của vật là chuyển động thẳng
C. Chuyển động của vật là chuyển động tuần hoàn
D. Chuyển động của vật là một vật dao động điều hòa
Đáp án: A. Chuyển động của vật là chuyển động biến đổi đều
Câu 2: Đối với con lắc lò xo dao động điều hòa, chọn phát biểu không đúng trong những phát biểu sau:
A.Lực kéo về phụ thuộc vào độ cứng của lò xo
B.Lực kéo về phụ thuộc vào khối lượng của vật nặng
C.Gia tốc của vật phụ thuộc vào khối lượng vật năng
D. Tần số góc của vật phụ thuộc vào khối lượng của vật
Đáp án: B. Lực kéo về phụ thuộc vào khối lượng của vật nặng. Do lực kéo về có biểu thức F=-kx
3. Con lắc lò xo gồm vật nặng có khối lượng m, lò xo có độ cứng k. Kích thích vật dao động điều hòa với chu kì T. Cắt bớt lò xo một nửa, rồi kích thích vật m dao động điều hòa thi chu kỳ dao động khi đó bằng:
Giải: Theo bài ra ta có:
4. Chu kỳ của con lắc lò xo tăng 2 lần khi:
A. Khối lượng vật nặng tăng gấp đôi
B. Khối lượng vật nặng giảm 4 lần
C. Độ cứng lò xo giảm 4 lần
D. Biên độ tăng 2 lần
Đáp án: C
5. Đối với con lắc lò xo nằm ngang dao động điều hòa thì:
A. Trọng lực của trái đất tác dụng lên vật ảnh hưởng đến chu kỳ dao động
B. Biên độ dao động phụ thuộc vào độ giãn lò xo ở vị trí cân bằng
C. Lực đàn hồi tác dụng lên vật cũng chính là lực làm cho vật dao động điều hòa
D. Lò xo có chiều dài cực tiểu thì lực đàn hồi tác dụng vào vật nhỏ nhất
Giải: Vì là con lắc lò xo nằm ngang nên:
Ta chọn đáp án: C
Xem thêm:
Công thức + Bài tập: Con lắc lò xo nằm ngang
Bài tập con lắc lò xo hay có đáp án chi tiết