Một con lắc lò xo thẳng đứng gồm lò xo nhẹ có độ cứng k = 25 N/m một đầu được gắn với hòn bi nhỏ có khối lượng m = 100g. Khi vật đang ở vị trí cân bằng, tại thời điểm t = 0 người ta thả cho con lắc rơi tự do sao cho trục lò xo luôn nằm theo phương thẳng đứng và vật nặng ở phía dưới lò xo. Đến thời điểm t 1 = 0 , 02 30 (s) thì đầu trên của lò xo đột ngột bị giữ lại cố định. Lấy g = 10 m/ s 2 , π 2 = 10. Bỏ qua ma sát, lực cản. Tốc độ của hòn bi tại thời điểm t 2 = t 1 + 0 , 1 (s) có độ lớn gần nhất với giá trị nào sau đây?
A. 60 cm/s
B. 100 cm/s
C. 90 cm/s
D. 120 cm/s
Đáp án A
Độ biến dạng của lò xo tại vị trí cân bằng
Ta chia quá trình chuyển động của vật thành 2 giai đoạn:
Giai đoạn 1: Vật rơi tự do – chịu tác dụng của trọng lực, lực đàn hồi và lực quán tính có độ lớn bằng trọng lực
Tại vị trí cân bằng![](http://cdn.hoc24.vn/bk/qsXOtU6NMdwQ.png)
trong quá trình rơi tự do vật dao động điều hòa quanh vị trí lò xo không biến dạng với biên độ
Tần số góc của dao động
→ sau khoảng thời gian △ t 1 tương ứng với góc quét
vật có
cm
và
cm/s
Giai đoạn 2: Vật dao động khi cố định đầu còn lại của lò xo:
Sau khoảng thời gian △ t 1 vận tốc của vật nặng so với mặt đất là
→ Khi đó vật sẽ dao động quanh vị trí cân bằng là vị trí lò xo giãn △ l 0 với biên độ
= 5,5cm
Sau khoảng thời gian
= 0,1 s
con lắc đến vị trí có tọa độ
→ Tốc độ của vật khi đó