Bài giảng Vật lí 12 - Tiết 4, Bài 2: Con lắc lò xo

Nội dung tài liệu: Bài giảng Vật lí 12 - Tiết 4, Bài 2: Con lắc lò xo

1. Tiết 4. CON LẮC LỊ XO VTB VTCB A VTB Con lắc lị xo thẳng đứng
2. Con lắc lị xo nằm ngang VTB VTCB VTB
3. BÀI 2: CON LẮC LỊ XO I. CON LẮC LÒ XO: o VTCB 1. Con lắc lò xo: Gồm vật nhỏ khối lượng m gắn vào đầu một lò xo có độ cứng k, đầu kia của lò xo được giữ cố định. 2. Vị trí cân bằng: Là vị trí khi lò xo không bị biến dạng (Con lắc lị xo nằm ngang)
4. BÀI 2: CON LẮC LỊ XO II. KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC LỊ XO VỀ MẶT ĐỘNG LỰC HỌC - Khi vật ở li độ x: lực đàn hồi của lò xo F = - kx (1) - Hợp lực tác dụng vào vật: N F F + P + N = ma Vì: P + N = 0 o x F P nên: F = ma a= (2) m k + Từ (1) và (2) ta có: a = − x m
5. BÀI 2: CON LẮC LỊ XO - Ta cĩ: k 2 a = − x = − x m - Đặt: 2 k k  =  = m m Trong đĩ: +k: độ cứng của lị xo (N/m) +m: khối lượng của vật (kg) + : tần số gĩc (rad/s)
6. BÀI 2: CON LẮC LỊ XO * Cơng thức tính tần số gĩc, chu kỳ, tần số: -Ta cĩ: m T = 2 k k  = m 1 1 k f = = T 2 m *Lực kéo về: là lực luôn hướng về vị trí cân bằng CT: F=-kx VTCB - Lực kéo về cực đại F=kA Đổi chiều
7. BÀI 2: CON LẮC LỊ XO BÀI TẬP VẬN DỤNG 1 Treo một vật cĩ khối lượng 300g vào một lị xo cĩ độ cứng 100N/m vật dao động điều hịa a. Tính tần số gĩc ĐA: 18,26 rad/s b. Tính chu kỳ của con lắc ĐA: 0,34s c. Tính tần số của con lắc ĐA: 2,9Hz
8. BÀI 2: CON LẮC LỊ XO * Đối với con lắc lị xo treo thẳng đứng: - Tại vị trí cân bằng ta cĩ: m F =P T = 2 đh k  = mg k m  g =  = kg  Fđh  T = 2 VTCB g 1 g P f = 2 
9. BÀI 2: CON LẮC LỊ XO III. KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA LÒ XO VỀ MẶT NĂNG LƯỢNG: 1. Động năng của con lắc lò xo Trong đĩ: 1 2 +W : động năng (J) W = mv (1) đ d 2 +m: khối lượng (kg) +v: vận tốc (m/s) 1 W=− k() A22 x (2) d 2 +A: biên độ (m) 2. Thế năng của con lắc lò xo 1 2 +Wt: thế năng (J) W = kx +x: li độ (m) t 2
10. BÀI 2: CON LẮC LỊ XO BÀI TẬP VẬN DỤNG 2: Treo một vật cĩ khối lượng 200g vào lị xo, cho vật dao động. Khi vật dao động với vận tốc 6cm/s thì động năng của vật là bao nhiêu? ĐA: 3,6.10-4J =0,36mJ
11. BÀI 2: CON LẮC LỊ XO BÀI TẬP VẬN DỤNG 3 ĐA: 0,0625J=62,5mJ
12. BÀI 2: CON LẮC LỊ XO BÀI TẬP VẬN DỤNG 4 ĐA: 0,0225J=22,5mJ
13. BÀI 2: CON LẮC LỊ XO 3. Năng lượng(cơ năng) của con lắc lò xo. Sự bảo toàn cơ năng: -Cơ năng của con lắc lị xo bằng tổng động năng và thế năng. Kí hiệu cơ năng W(J) (1) Nhận xét: W = Wđ + Wt ➢ Cơ năng của con lắc tỉ lệ 1 1 W = mv2 + kx2 (2) với bình phương biên độ 2 2 dao động. 1 W= kA2 (3) 2 ➢ Khi không có ma sát, cơ năng của con lắc được bảo 1 22 toàn (bằng hằng số) W= m A (4) 2
14. BÀI 2: CON LẮC LỊ XO BÀI TẬP VẬN DỤNG 5 ĐA: 0,064J =64mJ
15. BÀI 2: CON LẮC LỊ XO BÀI TẬP VẬN DỤNG 6 Treo một vật cĩ khối lượng m vào một lị xo cĩ độ cứng 120N/m, vật dao động điều hịa với biên độ 5cm. Tính năng lượng dao động ĐA: 0,15J
16. BÀI 2: CON LẮC LỊ XO BÀI TẬP VẬN DỤNG 7 Treo một cĩ khối lượng 400g vào một lị xo, cho lị xo dao động điều hịa với phương trình xt =+ 3cos(4 ) cm. Xác định năng 6 lượng dao động. ĐA: 0,028J
17. BÀI 2: CON LẮC LỊ XO BÀI TẬP VẬN DỤNG 8 Treo một cĩ khối lượng m vào lị xo cĩ độ cứng 70N/m, cho con lắc dao động điều hịa với biên độ 4cm. Tính động năng của con lắc khi vật ở vị trí 3cm ĐA: 0,0245J
18. BÀI 2: CON LẮC LỊ XO 22 m T == = 2  k k m k  1 k f ==m = 22 2 m
19. BÀI 2: CON LẮC LỊ XO Ta cĩ: W = Wđ + Wt Wđ = W - Wt 1 1 = kA2 − kx2 2 2 1 =−k() A22 x 2
20. BÀI 2: CON LẮC LỊ XO BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Câu 1