Cách giải bài toán về lực và thời gian dãn nén con lắc lò xò (CLLX) - Tự Học 365

Cách giải bài toán về lực và thời gian dãn nén con lắc lò xò (CLLX)

Cách giải bài toán về lực và thời gian dãn nén con lắc lò xò (CLLX)

LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI

1. Tổng quát:

Lực hồi phục là hợp lực có tác dụng làm vật dao động điều hòa, ${{F}_{hp}}=k\left| \left. x \right| \right.$

Lực đàn hồi là lực do lò xo bị biến dạng tác dụng lên vật, ${{F}_{dh}}=k\left| \left. \Delta l \right| \right.$

Chú ý: Trong trường hợp con lắc lò xo nằm ngang thì lực phục hồi và lực đàn hồi bằng nhau, còn ở các con lắc khác nằm ngang và thẳng đứng nó là hai đại lượng khác nhau.

1. Lực hồi phục:

Đặc điểm: luôn hướng về vị trí cân bằng.

Biểu thức tính: $F=-kx$, trong đó x là li độ

Độ lớn của lực phục hồi = Độ cứng $\times $ Độ lớn của li độ của vật: $F=k\left| \left. x \right| \right.$ nên cực tiểu bằng 0 khi qua VTCB, đạt cực đại bằng $kA$ khi qua vị trí biên.

2. Lực đàn hồi. Lực đàn hồi kéo $-$ đẩy cực đại, cực tiểu:

Lực đàn hồi là lực đưa về vị trí sao cho lò xo có chiều dài tự nhiên ${{l}_{0}}$, luôn hướng về vị trí lò xo không biến dạng( KBD).

Biểu thức vectơ: $\vec{F}=-\,k\left( \overrightarrow{\Delta {{l}_{0}}}+\vec{x} \right)$, trong đó $\overrightarrow{\Delta {{l}_{0}}}$ là độ biến dạng của lò xo khi vật ở vị trí cân bằng.

Độ lớn của lực đàn hồi = Độ cứng $\times $ Độ biến dạng của lò xo

a. Nếu con lắc lò xo bố trí nằm ngang:

$\Delta {{l}_{0}}=0$

Description: Description: C:\Users\Administrator\Downloads\Screenshot_20190721-125223.jpg

Tại vị trí cân bằng x = 0, lực đàn hồi cực tiểu Fđh min = 0

Tại vị trí biên xmax = A, lực đàn hồi cực đại Fđh max = kA

b. Nếu con lắc lò xo bố trí thẳng đứng:

$\Delta {{l}_{0}}=\frac{mg}{k}=\frac{g}{{{\omega }^{2}}}$

TH1: Khi $A<\Delta {{\ell }_{0}}$ khi đó lò xo chỉ dãn và không bị nén:

Độ lớn lực đàn hồi cực đại khi vật xuống thấp nhất, lò xo khi đó bị biến dạng nhiều nhất nên ${{F}_{k\acute{e}o\text{ }max}}=k\left| \left. \Delta {{l}_{0}}+A \right| \right.$.

Độ lớn lực đàn hồi cực tiểu trong trường hợp này là:

${{F}_{k\acute{e}o\text{ }\min }}=k\left| \left. \Delta {{l}_{0}}-A \right| \right.$.

TH2: Khi $A>\Delta {{\ell }_{0}}$

Description: Description: C:\Users\Administrator\Downloads\20190717_174518.jpg

Độ lớn lực đàn hồi cực đại khi vật xuống vị trí lò xo thấp nhất, lò xo biến dạng nhiều nhất:

${{F}_{k\acute{e}o\text{ }max}}=k.\left| \left. \Delta {{l}_{0}}+A \right| \right.$ $$.

Độ lớn lực đàn hồi cực tiểu trong trường hợp này là: Fđh min = 0 tại vị trí lò xo không nén dãn.

Khi vật lên cao nhất, lò xo nén cực đại $$$$${{F}_{ay\text{ }max}}\,=k\left| A-\Delta {{\ell }_{0}} \right|$.

Và vì khi ${{F}_{~ay}}_{max}=k\left| \left. A-\Delta {{l}_{0}} \right| \right.<{{F}_{k\acute{e}o\text{ }max}}\,\,k.\left| \left. \Delta {{\ell }_{0}}+A \right| \right.$ nên khi lực đàn hồi cực đại chính là lực kéo cực đại tác dụng lên vật .

Luyện bài tập vận dụng tại đây!

VẬT LÝ LỚP 12