Một lò xo nhẹ có chiều dài tự nhiê...

Câu hỏi: Một lò xo nhẹ có chiều dài tự nhiên l₀, độ cứng $k_{0} = 16 N / m,$ được cắt thành hai lò xo có chiều dài lần lượt là $l_{1} = 0, 8 l_{0} v à l_{2} = 0, 2 l_{0} .$ Mỗi lò xo sau khi cắt được gắn với vật có cùng khối lượng 0,5 kg. Cho hai con lắc lò xo mắc vào hai mặt tường đối diện nhau và cùng đặt trên mặt phẳng nhẵn nằm ngang (các lò xo đồng trục). Khi hai lò xo chưa biến dạng thì khoảng cách hai vật là 12cm. Lúc đầu, giữ các vật để cho các lò xo đều bị nén đồng thời thả nhẹ để hai vật dao động cùng thế năng cực đại là 0,1 J. Lấy $π^{2} = 10$ . Kể từ lúc thả vật, sau khoảng thời gian ngắn nhất là Δt thì khoảng cách giữa hai vật nhỏ nhất là d. Giá trị Δt và d lần lượt là

A. $\frac{1}{10} s; 7, 5 c m$

B. $\frac{1}{3} s; 4, 5 c m$

C. $\frac{1}{3} s; 7, 5 c m$

D. $\frac{1}{10} s; 4, 5 c m$

Đáp án

- Hướng dẫn giải

Chọn B

+Độ cứng của các lò xo sau khi cắt: $\{\begin{cases} k_{1} = \frac{1}{0, 8} k_{0} = 20 \\ k_{2} = \frac{1}{0, 2} k_{0} = 80 \end{cases} \Rightarrow ω_{2} = 2 ω_{1}$

+Biên độ dao động của các vật: $A = \sqrt{\frac{2 E}{k}} \Rightarrow \{\begin{cases} A_{1} = 10 c m \\ A_{2} = 5 c m \end{cases}$

+Với hệ trục tọa độ như hình vẽ (gốc tạo độ tại vị trí cân bằng của vật thứ nhất), phương trình dao động của các vật là

$\{\begin{cases} x_{1} = 10 \cos (ω t + π) \\ x_{2} = 12 + 5 \cos (2 ω t) \end{cases} \Rightarrow d = x_{2} - x_{1}$ $= 10 \underset{x^{2}}{\underset{⏟}{\cos^{2} (ω t)}} + 10 \underset{x}{\underset{⏟}{\cos (ω t) + 7}}$

d nhỏ nhất khi

$x = \cos (ω t) = - \frac{b}{2 a} = - \frac{1}{2} \Rightarrow d_{\min} = 4, 5 c m$

Mặt khác:

$x = \cos (ω t) = - \frac{b}{2 a} = \frac{1}{2} \Leftrightarrow \cos (\sqrt{\frac{k_{1}}{m} t})$ $= - \frac{1}{2} \Leftrightarrow 2 π t = \pm \frac{2 π}{3} + 2 k π \Rightarrow t_{\min} = \frac{1}{3} s$

⇒ Chọn B

Câu hỏi trên thuộc đề trắc nghiệm

505 Bài trắc nghiệm Dao động cơ cực hay có lời giải chi tiết !!

↑