Một con lắc lò xo gồm một lò xo nhẹ độ cứng k = 20 N/m, đầu trên gắn với vật nhỏ m khối lượng 100 g, đầu dưới cố định. Con lắc thẳng đứng nhờ một thanh cứng cố định luồn dọc theo trục lò xo và xuyên qua vật m (hình vẽ). Một vật nhỏ m’ khối lượng 100 g cũng được thanh cứng xuyên qua, ban đầu được giữ ở độ cao h = 80 cm so với vị trí cân bằng của vật m. Thả nhẹ vật...
Đọc tiếp
Một con lắc lò xo gồm một lò xo nhẹ độ cứng k = 20 N/m, đầu trên gắn với vật nhỏ m khối lượng 100 g, đầu dưới cố định. Con lắc thẳng đứng nhờ một thanh cứng cố định luồn dọc theo trục lò xo và xuyên qua vật m (hình vẽ). Một vật nhỏ m’ khối lượng 100 g cũng được thanh cứng xuyên qua, ban đầu được giữ ở độ cao h = 80 cm so với vị trí cân bằng của vật m. Thả nhẹ vật m’ để nó rơi tự do tới va chạm với vật m. Sau O va chạm hai vật chuyển động với cùng vận tốc. Bỏ qua ma sát giữa các vật với thanh, coi thanh đủ dài, lấy g = 10 m/s2. Chọn mốc thời gian là lúc hai vật va chạm nhau. Đến thời điểm t thì vật m’ rời khỏi vật m lần thứ nhất. Giá trị của t gần nhất với giá trị nào sau đây?
A.0,31 s.
B.0,15 s.
C.0,47 s.
D.0,36 s.
Giải thích: Đáp án D
Phương pháp:
Sử dụng công thức vật rơi tự do
Định luật bảo toàn động lượng
Hệ thức độc lập theo thời gian của x và v
Cách giải:
Vận tốc của m’ ngay trước khi rơi vào m là
Vận tốc của hai vật ngay sau va chạm:
(do sau va chạm hai vật chuyển động với cùng vận tốc)
Vị trí cân bằng của cả hai vật cách vị trí va chạm một đoạn:
Sau va chạm cả hai cùng đi xuống đến vị trí có tọa độ:
Phân tích các lực tác dụng lên m’ có: phản lực N ⇀ , lực quán tính
và trọng lực P’ = m’g
Thời điểm t vật m’ rời lần thứ nhất thì N = 0;
Với
Ta có: x = 0,1m = 10 cm. (Tọa độ x được tính so với gốc tọa độ O là VTCB khi m’ chưa khỏi rời m, và chiều dương trục Ox chọn hướng theo phương thẳng đứng lên trên).
Chu kì dao động:
Dùng vòng tròn lượng giác ta tìm được: