Question

[Hoàng Đức Long]

Một con lắc lò xo treo thẳng đứng gồm lò xo nhẹ có độ cứng k gắn với vật nhỏ có khối lượng m đang dao động điều hòa dọc theo trục Ox thẳng đứng mà gốc O ở ngang với vị trí cân bằng của vật. Lực đàn hồi mà lò xo tác dụng lên vật trong quá trình dao động có đồ thị như hình bên. Lấy π 2 = 10 , phương trình dao động của vật là:

A. 

B.  x = 8 cos 5 πt + π 2 cm  

C.  x = 2 cos 5 πt + π 3 cm   

D.  x = 8 cos 5 πt − π 2 cm  

Answer 1

[Vũ Thành Nam]

Đáp án D

Độ giãn của con lắc ở vị trí cân bằng:

T = 0 , 4 s = 2 π Δ l 0 g ⇒ Δ l 0 = T 2 . g 4 π 2 = 0 , 04 m = 4   cm

Lực đàn hồi của con lắc tại hai vị trí biên:

F dhmax = k Δ l 0 + A = 3 F dhmin = k Δ l 0 − A = − 1 ⇒ Δ l 0 + A Δ l 0 − A = − 3 1 ⇒ A = 2 Δ l 0 = 8   cm

Độ cứng của lò xo:  k = F dhmax Δ l 0 + A = 3 0 , 04 + 0 , 08 = 25    N / m

Biểu thức lực đàn hồi:

F dh = k Δ l 0 + x = kΔ l 0 + k . x = 1 + 2 cos 5 πt + φ

Tại thời điểm t=0,1s, lực đàn hồi có giá trị F=3N nên:  F dh = 1 + 2 cos 5 π . 0 , 1 + φ = 3

⇒ cos 0 , 5 π + φ = 1 ⇒ 0 , 5 π + φ = 0 ⇒ φ = − 0 , 5 π = − π 2

Phương trình dao động của vật:  x = 8 cos 5 πt − π 2   cm