Con lắc lò xo là gì? Các công thức liên quan tới con lắc lò xo

Con lắc lò xo là một trong những nội dung giảng dạy của chương trình Vật lý lớp 12. Rất nhiều bạn cảm thấy lúng túng không tự tin với nội dung học này. Hãy cùng theo dõi qua bài viết dưới đây để hiểu hơn về ý nghĩa, cấu tạo, công thức tính của con lắc nhé.

1. Con lắc lò xo là gì?con lắc lò xo

Con lắc lò xo được cấu tạo bao gồm một lò xo, được ký hiệu là k để thể hiện độ cứng của lò xo; một đầu gắn; một vật nhỏ được kí hiệu là m để thể hiện khối lượng của nó. Vật nhỏ thường được đặt thẳng đứng hoặc đặt nằm ngang. Do đó người ta chia thành hai loại đó là con lắc nằm ngang và con lắc nằm thẳng.

Để con lắc có dao động điều hòa thì thì điều kiện phải nằm trong giới hạn của sự đàn hồi và không có sự ma sát.

2. Phương trình dao động của con lắc lò xocon lắc lò xo

Giả sử một con lắc đang được đặt nằm ngang với một vật nhỏ có ký hiệu là m. Một lò xo có ký hiệu là k và một đầu để gắn không có sự ma sát. Ta có phương trình dao động như sau:

Lực tác động lên vật nhỏ với trọng lực là P, phản lực là N và lực đàn hồi là F.

Theo Định luật II Niu-tơn thì ta có mối liên kết như sau: P tác động lên N, N tác động lên F, F sẽ bằng ma.

Khi chiếu lên trục Ox ta sẽ có: F = ma, tương đương với phương trình -kx = ma. Từ đó suy ra phương trình a = x” = (-k/m).x với nghiệm là x = A cos⁡(ωt + φ).

3. Lực của con lắc lò xo như thế nào?con lắc lò xo

Lực đàn hồi: Lực này xuất hiện khi lò xo biến dạng, được ký hiệu là Fđh

Công thức tính là: Fđh = -k∆l, trong đó ∆l là độ biến dạng của lò xo, sự biến dạng được so sánh với vị trí lò xo không biến dạng.

Lực phục hồi: Xuất hiện khi có các lực tác động lên vật có dao động điều hòa. Nó Luôn hướng về điểm cân bằng.

Công thức tính: Fph = ma = -kx, trong đó x là li độ của vật, li độ so với vị trí cân bằng.

Như vậy có nghĩa x = ∆l đối với con lắc nằm ngang, vị trí cân bằng là điểm lò xo không bị biến dạng. Đối với lò xo thẳng đứng, tại vị trí cân bằng ta có lực bằng 0 với công thức tính là k∆l0 = mg.

Độ biến dạng tại vị trí cân bằng là ∆l0 = mg/k

Độ biến dạng tại vị trí không cân bằng là Fph max = kA ở vị trí biên, Fph min = 0 ở vị trí cân bằng. 

4. Năng lượng của con lắc lò xocon lắc lò xo

Năng lượng của con lắc bao gồm động năng, thế năng và cơ năng.

Trên đây là những thông tin liên quan đến con lắc lò xo. Hy vọng đã mang đến nguồn thông tin bổ ích giúp các bạn hiểu rõ hơn về vật lý 12 con lắc lò xo.

You might like

About the Author: admin

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *