Một con lắc lò xo treo thẳng đứng, vật dao động có khối lượng m 1 , khi ở vị trí cân bằng lò xo dãn 10 cm. Đưa vật đến vị trí lò xo dãn 20 cm rồi gắn thêm vật m 2 = 3 m 1 bằng một sợi dây có chiều dài b = 10 c m (xem hình vẽ), thả nhẹ cho hệ dao động điều hòa theo phương thẳng đứng trùng với trục của lò xo. Khi hệ đến vị trí thấp nhất thì dây nối bị đứt, chỉ còn m 1 dao động điều hòa, m 2 rơi tự do. Bỏ qua khối lượng của sợi dây, bỏ qua kích thước của hai vật và bỏ qua ma sát. Lấy g = 10 = π 2 m / s 2 . Sau khi dây đứt lần đầu tiên m 1 đến vị trí cao nhất thì m 2 vẫn chưa chạm đất, lúc này khoảng cách giữa hai vật là:
A. 2,3 m
B. 0,8 m
C. 1,6 m
D. 3,1 m
.
+ Lúc đầu chỉ có m 1 , tại VTCB O lò xo dãn 10 cm nên
+ Đưa vật đến vị trí lò xo dãn 20 cm thì vật ở dưới VTCB O đoạn x 0 = 10 c m
+ Lúc này gắn thêm m 2 = 3 m 1 thì VTCB của hệ bị dịch xuống đoạn:
+ Vậy, lúc này hệ ở trên VTCB O 1 đoạn 20 cm.
+ Do thả nhẹ nên hệ sẽ dao động với biên độ
A = 20 c m quanh vị trí cân bằng O 1
+ Nhưng khi đến vị trí thấp nhất thì dây đứt, nên vị trí cân bằng dịch về O.
+ Lúc này m 1 cách O đoạn 50 cm và có vận tốc bằng không nên nó sẽ dao động điều hòa quanh O với biên độ A ' = 50 c m
+ Khi m 1 lên cao nhất thì đã đi được quãng đường s 1 = 2 A ' = 100 c m (kể từ vị trí đứt dây) và mất thời gian:
+ Trong thời gian ∆ t này vật m 2 rơi tự do nên quãng đường m 2 đi được là:
Vì dây dài b = 10 c m nên khoảng cách giữa hai vật lúc này là:
=> Chọn C.