Các kiến thức con lắc lò xo dao động điều hòa

Những bài con lắc lò xo dao động điều hòa luôn gặp trong đề THPT. Để học sinh hiểu, tôi sẽ giới thiệu các kiến thức căn bản con lắc lò xo dao động điều hòa.

Loading...

I. Con lắc lò xo là gì?.
Là một hệ cơ học gồm một lò xo có độ cứng là k – không khối lượng, một đầu lò xo được gắn vào một vị trí cố định, đầu còn lại được gắn vào một vật khối lượng m và kích thước bỏ qua.

con lắc lò xo

Dựa theo định nghĩa trên ta có 3 loại con lắc lò xo:
• Con lắc nằm ngang: Dạng này cần học kĩ.
• Con lắc phương thẳng đứng: Trong quá trình học ta chỉ khảo sát con lắc treo theo phương thẳng đứng bởi dạng này thường xuyên ra vào đề thi của BGD&ĐT
• Con lắc nằm nghiêng: Ta bỏ phần này bởi đã nhiều năm không ra.

Lưu ý: Điều kiện để con lắc lò xo nằm nghiêng hoặc nằm ngang dao động điều hòa khi
• Bỏ qua ma sát, lực cản.
• Vật dao động trong giới hạn đàn hồi

II. Chu kì, tần số, tần số góc
• Tần số góc con lắc: $\omega = \sqrt {\frac{k}{m}} $
• Chu kỳ con lắc: $T = \frac{{2\pi }}{\omega } = 2\pi \sqrt {\frac{m}{k}} $
• Tần số con lắc: $f = \frac{1}{T} = \frac{\omega }{{2\pi }} = \frac{1}{{2\pi }}\sqrt {\frac{k}{m}} $

III. Năng lượng con lắc
Giả sử con lắc lò xo dao động điều hòa có:
• Phương trình li độ con lắc x = Acos(ωt + φ)
• Phương trình vận tốc con lắc x = – Aωsin(ωt + φ)

a) Thế năng đàn hồi con lắc ${{\text{W}}_t} = \frac{1}{2}k{x^2} = \frac{1}{2}m{\omega ^2}.{A^2}.{\cos ^2}\left( {\omega t + \varphi } \right)$
b) Động năng con lắc: ${{\text{W}}_d} = \frac{1}{2}m{v^2} = \frac{1}{2}m{\omega ^2}.{A^2}.{\sin ^2}\left( {\omega t + \varphi } \right)$
c) Cơ năng con lắc ${\text{W}} = \frac{1}{2}k{x^2} + \frac{1}{2}m{v^2} = \frac{1}{2}m{\omega ^2}{A^2} = \frac{1}{2}k{A^2}.$ .

 

Add a Comment

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *