Bài 2 con lắc lò xo

Chương I Dao động BÀI 2: CON LẮC LÒ XO O FFF F F X O X X Gốc O vị trí cân Khi lắc dao động ( lệch khỏi vị trí cân O) lò xo bị biến dạng lực đàn hồi xuất chống lại chiều biến dạng I.Thiết lập phương trình động lực học vật dao động lắc lò xo nằm ngang Xét chuyển động vật nặng Cấu tạo : Gồm vật nặng gắn vào Xác định lực tác dụng lên H1 bỏ quađáng ma sát đầulắc lò lò xoxo cónằm khối ngang, lượng không kể, vật nặng vật vị trí  Li độ x: Khoảng cách đại số từ vị trí vật đầu dụng lò xo lên cố định vật nặng lực đàn hồi  F N Lực tác lực lixo x? đến vịHai tríđộ cân ; hướng vị trí cân lò F Nhận xét F đàn hồi có  gọi lực kéo hay lực hồi phục: P đặc điểmF=như -kx nào? O x Theo định luật II Niu-tơn: x - kx = ma - kx = m x’’ Gốc O vị trí cân Hay : x’’ + (k/m) x = H1: Vật nặng vị trí O, lò xo Đặt không giãn    P+N =0 Vật nặng kéo khỏi vị trí cân thả cho chuyển động x '' + ω x = Phương trình động lực học dao động lắc lò xo Nghiệm phương trình có dạng : x’’ +ω 2x= x = Acos(ωt+ϕ) A, ϕ hai số Kết luận : Dao động lắc lò xo dao động điều hòa với tần số góc ω = k chu kỳ T = 2π m m k Lực kéo hay lực hồi phục : Biểu thức : F = -kx = - mω2x Đặc điểm: * Là lực gây gia tốc cho vật dao động * Luôn hướng VTCB tỉ lệ với li độ dao động •Biến thiên điều hoà tần số với li độ Chú ý : Lực đàn hồi lực đưa vật vị trí lò xo không biến dạng Có độ lớn Fđh = kx* (x* độ biến dạng lò xo) Với lắc lò xo nằm ngang lực kéo lực đàn hồi (vì VTCB lò xo không biến dạng) Năng lượng lắc lò xo a Động : 2 2 Wđ = mv = mω A sin (ωt + ϕ ) = Wsin (ωt + ϕ ) 2 b Thế : 2 2 Wt = mω x = mω A cos (ωt + ϕ ) = Wco s (ωt + ϕ ) 2 c Cơ : 2 W = Wđ + Wt = mω A • Nhận xét : + Động biến thiên tần số góc 2ω, tần số 2f, chu kỳ T/2 • + Thời gian liên tiếp lần động T/4 • +Cơ lắc lò xo bảo toàn tỉ lệ với bình phương biên độ dao động Chú ý : -A Đối với lò xo thẳng đứng + Độ biến dạng lò xo thẳng đứng vật VTCB: mg ∆l = k ⇒ ∆l T = 2π g nén ∆l -A ∆l giãn O O giãn A A x + Chiều dài lò xo VTCB: lCB = l0 + ∆l (l0 chiều dài tự nhiên) + Chiều dài cực tiểu (khi vật vị trí cao nhất): lMin = l0 + ∆l – A + Chiều dài cực đại (khi vật vị trí thấp nhất): lMax = l0 + ∆l + A ⇒ lCB = (lMin + lMax)/2 x Hình a (A < ∆l) Hình b (A > ∆l) + Lực đàn hồi cực đại: FMax = k(∆l + A) (lúc vật vị trí thấp nhất) + Lực đàn hồi cực tiểu * Nếu A < ∆l ⇒ FMin = k(∆l - A) • Nếu A ≥ ∆l ⇒ FMin = (lúc vật qua vị trí lò xo không biến dạng) ... vật vị trí lò xo không biến dạng Có độ lớn Fđh = kx* (x* độ biến dạng lò xo) Với lắc lò xo nằm ngang lực kéo lực đàn hồi (vì VTCB lò xo không biến dạng) Năng lượng lắc lò xo a Động : 2 2 Wđ = mv... sát đầulắc lò lò xoxo cónằm khối ngang, lượng không kể, vật nặng vật vị trí  Li độ x: Khoảng cách đại số từ vị trí vật đầu dụng lò xo lên cố định vật nặng lực đàn hồi  F N Lực tác lực lixo x?... Wsin (ωt + ϕ ) 2 b Thế : 2 2 Wt = mω x = mω A cos (ωt + ϕ ) = Wco s (ωt + ϕ ) 2 c Cơ : 2 W = Wđ + Wt = mω A • Nhận xét : + Động biến thiên tần số góc 2 , tần số 2f, chu kỳ T /2 • + Thời gian