Bài giảng Vật lí 12 - Bài: Con lắc lò xo

Nội dung text: Bài giảng Vật lí 12 - Bài: Con lắc lò xo

1. CON LẮC LÒ XO
2. I. Cấu tạo của con lắc lò xo - Cấu tạo: Con lắc lò xo gồm một vật nhỏ có khối lượng m gắn vào đầu một lò xo có độ cứng k, lò xo có khối lượng không đáng kể, vật m trượt không ma sát trên mặt phẳng nằm ngang. - Hoạt động: Ban đầu, vật đứng yên tại vị trí cân bằng (VTCB) O. Kích thích cho vật dao động theo phương ngang thì vật sẽ dao động lặp đi lặp lại nhiều lần quanh O.
3. II. Khảo sát con lắc lò xo về mặt động lực học Chọn trục tọa độ x song song với trục của lò xo, chiều dương là chiều tăng độ dài của lò xo. Gốc tọa độ O tại vị trí cân bằng. Giả sử vật ở li độ x. = 0 Chiếu lên phương chuyển động: - F = - kx = ma => a= - x Đặt ω2= => a= - ω2x => Dao động của con lắc lò xo là dao động điều hoà
4. Tần số góc: Chu kì: Tần số: * Lực kéo về: - Lực luôn hướng về VTCB. - Có độ lớn tỉ lệ với li độ, là lực gây ra gia tốc cho vật dao động điều hoà. 2 Fk = - kx = -mω x - Tại VTCB: x = 0 => Fk = 0 2 - Tại vị trí biên: x = ±A => độ lớn lực kéo về cực đại Fkmax= kA= mω A
5. III. Khảo sát con lắc lò xo về mặt năng lượng 1 1 1. Động năng của con lắc lò xo: W = mv2 = mω2A2sin2(ωt + φ) đ 2 2 1 1 2. Thế năng của con lắc lò xo: W = kx2 = mω2A2cos2(ωt + φ) t 2 2 1 1 3. Cơ năng của con lắc lò xo: W = W + W = mv2 + kx2 đ t 2 2 1 1 W = kA2 = mω2A2 2 2 - Cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình phương biên độ dao động. - Cơ năng của con được bảo toàn nếu bỏ qua mọi ma sát.