Mẹo Hướng dẫn Công thức tính thế năng của con lắc lò xo 2022
Cao Nguyễn Bảo Phúc đang tìm kiếm từ khóa Công thức tính thế năng của con lắc lò xo được Cập Nhật vào lúc : 2022-07-10 17:34:01 . Với phương châm chia sẻ Bí kíp về trong nội dung bài viết một cách Chi Tiết Mới Nhất. Nếu sau khi đọc tài liệu vẫn ko hiểu thì hoàn toàn có thể lại phản hồi ở cuối bài để Admin lý giải và hướng dẫn lại nha.11:14:5510/07/2022
Nội dung chính- 1.1. Động năng con lắc lò xo1.2. Thế năng của con lắc lò xo1.3. Cơ năng của con lắc lò xo 2. Phương pháp giải bài tập năng lượng của con lắc lò xo3. Các ví dụ minh họa 4. Bài tập về năng lượng của con lắc lò xo có đáp ánVideo liên quan
Ở bài trước, ta đã khảo sát xấp xỉ điều hòa về mặt động học. Trong bài này, ta sẽ khảo sát xấp xỉ điều hòa về mặt động lực học sử dụng quy mô con lắc lò xo để nghiên cứu và phân tích.
Qua việc khảo sát động học này sẽ cho ta biết những công thức tính thế năng, động năng và cơ năng của con lắc lò xo. Hay lúc nào thế năng của con lắc lò xo đạt cực lớn? vận tốc cực lớn của con lắc lò xo tính ra làm sao?...
• Bài tập cơ bản vận dung những công thức lý thuyết con lắc lò xo - Vật lý 12 bài 2
I. Con lắc lò xo
- Xét một con lắc lò xo gồm một vật nhỏ có khối lượng m gắn vào đầu của một lò xo có độ cứng k và có khối lượng không đáng kể; đầu kia của lò xo được giữ cố định. Vật m có thể trượt trên một mặt phẳng nằm ngang không còn ma sát.
- Con lắc có một vị trí cân đối mà khi ta thả vật ra, vật sẽ đứng yên mãi. Nếu kéo vật ra khỏi vị trí cân đối buông ra vật sẽ xấp xỉ quanh vị trí cân đối giữa hai biên.
II. Khảo sát xấp xỉ của con lắc lò xo về mặt động lực học
- Xét vật ở ly độ x, lò xo giãn một đoạn Δl = x, lực đàn hổi của lò xo là F = -kΔl.
- Tổng hợp lực tác dụng lên vật là: F = -kx
- Theo định luật II Niu-tơn: hay
Trong số đó: F: là lực tác dụng lên vật
x: là li độ của vật
k: độ cứng của lò xo
- Đặt . Nên xấp xỉ của con lắc lò xo là xấp xỉ điều hòa.
- Tần số góc của con lắc lò xo:
- Chu kỳ của con lắc lò xo:
- Lực luôn hướng về vị trí cân đối gọi là lực kéo về, nó có độ lớn tỉ lệ với li độ và là lực gây ra gia tốc cho vật dao động điều hòa.
III. Khảo sát xấp xỉ của con lắc lò xo về mặt năng lượng
1. Động năng của con lắc lò xo
- Động năng của con lắc lò xo là động năng của vật m:
- Công thức tính động năng:
2. Thế năng của con lắc lò xo
- Công thức tính thế năng:
3. Cơ năng của con lắc lò xo. Sự bảo toàn cơ năng
- Công thức tính cơ năng của con lắc:
- Khi không còn ma sát thì cơ năng của con lắc được bảo toàn. Nó chỉ biến hóa từ thế năng sang động năng và ngược lại. suy ra:
→ Nhận xét:
- Động năng và thế năng của con lắc lò xo biến thiên điều hòa cùng tần số góc 2ω, tần số 2f, chu kì T/2.
- Thời gian liên tục giữa hai lần động năng bằng thế năng là T/4.
- Cơ năng của con lắc lò xo luôn luôn được bảo toàn và tỉ lệ với bình phương biên độ xấp xỉ.
- Thế năng đại cực lớn của con lắc lò xo đạt được khi li độ của con lắc là cực lớn (xmax = A khi đó v = 0) và bằng cơ năng của con lắc.
- Động năng cực lớn của con lắc lò xo đạt được khi vận tốc cực lớn (vật di qua vị trí cân đối, khi đó x = 0, vmax = Aω) và bằng cơ năng của con lắc.
Trên đây là nội dung bài viết về con lắc lò xo, kỳ vọng với qua nội dung này những em đã hoàn toàn có thể giải đáp được thắc mắc như: Công thức tính thế năng, động năng và cơ năng viết ra làm sao? Khi nào thế năng của con lắc lò xo đạt cực lớn, hay động năng đạt cực lớn,...
* Các ý chính cần nhớ trong nội dung bài Con lắc lò xo:
1- Con lắc lò xo là một hệ dao đọng điều hòa
2- Công thức lực kéo về tác dụng vào con lắc lò xo là: F = -kx
Trong số đó: x là li độ của vật m; k là độ cứng của lò xo; dấu trừ chỉ rằng lực luôn luôn khuynh hướng về vị trí cân đối.
3- Chu kỳ xấp xỉ của con lắc lò xo là:
4- Công thức động năng của con lắc lò xo là:
5- Công thức thế năng của con lắc lò xo (mốc thế năng là vị trí cân đối):
6- Công thức cơ năng của con lắc lò xo:
hay:
7- Cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình phương của biên độ xấp xỉ.
8- Cơ năng của con lắc được bảo toàn nếu bỏ qua mọi ma sát.
Câu 3: SGK Vật lí 12, trang 13:
Viết công thức động năng, thế năng, cơ năng của con lắc lò xo.
Khi con lắc lò xo xấp xỉ điều hòa thì động năng và thế năng của con lắc biến hóa qua lại ra làm sao?
a, Công thức tính động năng, thế năng, cơ năng của con lắc lò xo:
- Động năng: $W_đ = frac12.m.v^2$Thế năng: $W_t = frac12.k.x^2$Cơ năng: $W = frac12.k.A^2 = frac12.m.w^2.A^2$
b, Khi con lắc xấp xỉ điều hòa, cơ năng của con lắc biến hóa từ dạng thế năng sang động năng và ngược lại.
Câu hỏi và bài tập trắc nghiệm lí 12 bài 2: Con lắc lò xo (P4)
Từ khóa tìm kiếm Google: giải câu 3 trang 13 sgk vật lý 12, giải câu 3 bài 2 vật lí 12 , Lý 12 câu 3 trang 13, Câu 3 trang 13 bài con lắc lò xo
Tác giả Cô Hiền Trần 10:26 21/05/2022 543
Chắc hẳn khi tiếp xúc với bài năng lượng của con lắc lò xo, những bạn học viên sẽ hoang mang lo ngại Một trong những công thức. Vì vậy Vuihoc sẽ mang lại toàn bộ kiến thức và kỹ năng cơ bản, những phương pháp giải bài tập kèm lời giải rõ ràng nhất cho những em tự tin làm bài một cách đúng chuẩn và hiệu suất cao.
Năng lượng xấp xỉ điều hòa đặc trưng đó đó là một đại lượng được bảo toàn.
Xét thấy con lắc lò xo là xấp xỉ điều hòa. Lúc này năng lượng con lắc lò xo gồm có cả thế năng đàn hồi và động năng.
1.1. Động năng con lắc lò xo
Công thức tính động năng của con lắc lò xo mà ta có là:
Trong số đó có m là khối lượng của vật.
Đồ thị xấp xỉ của con lắc lò xo:
1.2. Thế năng của con lắc lò xo
Con lắc lò xo có công thức tính thế năng như sau:
Trong số đó: x là li độ của một vật m.
1.3. Cơ năng của con lắc lò xo
Năng lượng của con lắc lò xo tỉ lệ với bình phương của một biên độ xấp xỉ. Và những bạn có công thức cơ năng của một con lắc lò xo là:
$W=frac12mv^2+frac12kx^2$
Nếu ta bỏ qua mọi ma sát, cơ năng của con lắc lò xo sẽ được bảo toàn.
2. Phương pháp giải bài tập năng lượng của con lắc lò xo
Chúng ta đã được biết những công thức tính năng lượng của con lắc lò xo. Và mỗi công thức ta lại sở hữu những phương pháp giải bài tập riêng.
Động năng của con lắc lò xo sẽ có xấp xỉ tuần hoàn với ω’ = 2ω, T’ = T/2, f’ = 2f.
Thế năng của con lắc lò xo xấp xỉ tuần hoàn: f’ = 2f; T’ = T/2, ω’ = 2ω.
Thế năng và động năng biến thiên tuần hoàn ngược pha với nhau, còn cơ năng thì bảo toàn.
• E = Et ở biên, E = Eđ ở vị trí cân đối
• Khối lượng của vật không phụ thuộc vào cơ năng con lắc lò xo
Dùng công thức mối liên hệ v và x, x và a ta tìm ra a và v tại vị trí
Công thức 2 ta có những tỉ lệ giữa E, Et, Eđ
3. Các ví dụ minh họa
Bài 1: Có vật m và lò xo có độ cứng là k = 100N/m khi để một con lắc lò xo nằm ngang. Ta kích thích vào vật xấp xỉ điều hoà với động năng cực lớn 0,5J. Cho biết biên độ xấp xỉ của vật đó là bao nhiêu?
Giải:
Bài 2: Trong thời gian ngắn nhất giữa hai lần Et = Ed khi một vật xấp xỉ điều hoà là 0,05s. Cho biết tần số xấp xỉ của vật là bao nhiêu?
Ta có: Khoảng thời gian 2 lần liên tục nhau để thế năng bằng động năng là
$t = fracT4 = 0,05s$
⇒ T = 0,2s
⇒ f = 1/T = 5 Hz
Bài 3: Phương trình x = 10sin(4πt + π/2) cm là vật xấp xỉ điều hoà. Thế năng của vật biến thiên tuần hoàn với chu kì là mấy?
Giải:
Thế năng biến thiên với chu kỳ luân hồi T’ = T/2 và với T= 2π/ω = 1/2 s
⇒ T’ = 0,25 s
Bài 4: Phương trình x = 10sin(4πt + π/2) cm là của vật xấp xỉ điều hoà. Cho biết cơ năng của vật biến thiên tuần hoàn với chu kì hay là không?
Cơ năng của xấp xỉ điều hòa là hằng số vì vậy sẽ không biến thiên.
4. Bài tập về năng lượng của con lắc lò xo có đáp án
Bài tập về năng lượng của con lắc lò xo sẽ tương hỗ cho những bạn học viên nắm chắc hơn những kiến thức và kỹ năng về dạng bài này.
Bài 1: Con lắc lò xo đặt nằm ngang xấp xỉ điều hòa gồm có vật nặng với khối lượng 500g và lò xo nhẹ với độ cứng 100 N/m. Quá trình xấp xỉ chiều dài lò xo biến thiên 22cm đến 30 cm. Hãy cho biết thêm thêm cơ năng của con lắc là bao nhiêu?
Cơ năng con lắc được tính:
Bài 2: Xác định vị trí của con lắc sao cho động năng bằng 3 lần thế năng biết con lắc lò xo xấp xỉ điều hòa với biên độ A.
Bài 3: Cho con lắc lò xo gồm lò xo có độ cứng 50 N/m và quả cầu nhỏ có khối lượng 500g. Với phương nằm ngang ta cho con lắc xấp xỉ điều hòa. Tại thời điểm vận tốc của quả cầu là 0,1 m/s biết tần suất là -√3m/s2. Tính cơ năng của con lắc này?
A. 0,02 J
B. 0,05 J
C. 0,04 J
D. 0,01 J.
⇒ D
Bài 4: Với t tính bằng giây, cho vật nhỏ khối lượng 1kg thực hiện xấp xỉ điều hòa với phương trình x = Acos4t cm. Biết rằng quãng đường vật di tán được tối đa trong ¼ chu kì là 0,1√2 m. Cho biết cơ năng của vật bằng?
A. 0,16 J
B. 0,72 J
C. 0,045 J
D. 0,08 J
⇒D
Bài 5: Cho vật nặng 0,2 kg gắn vào đầu lò xo có độ cứng 20 N/m trong 1 con lắc lò xo. Tốc độ trung bình trong 1 chu kì là 160/π cm/s khi ta kéo vật nặng khỏi vị trí cân đối rồi tất cả chúng ta thả nhẹ cho nó xấp xỉ. Cho biết cơ năng xấp xỉ của con lắc?
A. 320 J
B. 6,4.10-2 J
C. 3,2.10-2 J
D. 3,2 J
⇒ B
Bài 6: Cho viên bi nhỏ và lò xo nhẹ có độ cứng 100N/m trong một con lắc lò xo, xấp xỉ điều hòa cùng biên độ 0,1m. Thế năng đang ở vị trí cân đối. Lúc viên bi cách VTCB 6cm thì động năng của con lắc lò xo bằng?
A. 0,64 J
B. 3,2 mJ
C. 6,4 mJ
D. 0,32 J
⇒ D
Bài 7: Cho lò xo nhẹ có độ cứng 100N/m và vật nhỏ xấp xỉ điều hòa. Khi vật có động năng 0,01 J thì vật sẽ cách VTCB 1 cm. Vậy cho biết thêm thêm khi nó có động năng 0,005 J thì nó cách vị trí cân đối bao nhiêu?
A. 6 cm
B. 4,5 cm
C. 0,01√2 cm
D. 3 cm
⇒ C
Năng lượng của con lắc lò xo (con lắc lò xo nằm ngang, con lắc lò xo treo thẳng đứng...) là một phần kiến thức và kỹ năng quan trọng trong của vật lý lớp 12 và xuất hiện nhiều trong đề thi tốt nghiệp THPT Quốc Gia. Trong video dưới đây, thầy Huy Tiến sẽ đáp ứng đầy đủ kiến thức và kỹ năng lý thuyết, công thức và phương pháp giải giúp những em xử lý được tất cả những dạng bài tập liên quan. Các em để ý quan tâm theo dõi bài học kinh nghiệm tay nghề cùng thầy nhé!
[embed]https://www.youtube.com/watch?v=k6vQ8zBBN8k[/embed]
VUIHOC đã giúp những em nắm chắc hơn về lý thuyết cũng như công thức về năng lượng của con lắc lò xo cùng rất nhiều bài tập có lời giải. Bên cạnh đó, nền tảng học online Vuihoc có những khóa học và ôn thi THPT dành riêng cho học viên lớp 12, những em hoàn toàn có thể đăng ký khóa học để tương hỗ update thêm nhiều kiến thức và kỹ năng có ích ngay nhé!
