Vat Ly 12 - Nang Luong Cua Con Lac Lo Xo: Ly Thuyet Va Bai Tap Co Dap An

Hẳn là khi tiếp xúc với bài năng lượng của con lắc lò xo, các bạn thí sinh học sinh sẽ hoang mang giữa các công thức. Vì vậy vuihoc.vn sẽ mang đến tổng hợp kiến thức cơ bản, các phương pháp giải bài kèm lời giải chi tiết nhất cho các bạn dự thi tự tin làm bài một cách chính xác và hiệu quả.
1. Lý thuyết về năng lượng con lắc lò xo
Năng lượng dao động điều hòa đặc trưng chính là một đại lượng được bảo toàn.
Xét thấy con lắc lò xo là dao động điều hòa. Lúc này năng lượng con lắc lò xo bao gồm cả thế năng đàn hồi và động năng.
1.1. Động năng con lắc lò xo
Công thức tính động năng của con lắc lò xo mà ta có là:

Trong đó có m là khối lượng của vật.
Đồ thị dao động của con lắc lò xo:

1.2. Thế năng của con lắc lò xo
Con lắc lò xo có công thức tính thế năng như sau:

Trong đó: x là li độ của một vật m.
1.3. Cơ năng của con lắc lò xo
Năng lượng của con lắc lò xo tỉ lệ với bình phương của một biên độ dao động. Và các sỹ tử có công thức cơ năng của 1 con lắc lò xo là:
W=12mv2+12kx2�=12��2+12��2
Nếu ta bỏ qua mọi ma sát, cơ năng của con lắc lò xo sẽ được bảo toàn.
2. Phương pháp giải bài tập năng lượng của con lắc lò xo
Chúng ta đã được biết các công thức tính năng lượng của con lắc lò xo. Và mỗi công thức ta lại có những phương pháp trả lời bài tập riêng.
Động năng

Động năng của con lắc lò xo sẽ có dao động tuần hoàn với ω’ = 2ω, T’ = T/2, f’ = 2f.
Cơ năng
Thế năng


Thế năng của con lắc lò xo dao động tuần hoàn: f’ = 2f; T’ = T/2, ω’ = 2ω.
Thế năng và động năng biến thiên tuần hoàn ngược pha với nhau, còn cơ năng thì bảo toàn.
• E = Et ở biên, E = Eđ ở vị trí cân bằng
• Khối lượng của vật không phụ thuộc vào cơ năng con lắc lò xo
Dùng công thức mối liên hệ v và x, x và a ta tìm ra a và v tại vị trí
Công thức 2 ta có các tỉ lệ giữa E, Et, Eđ

3. Các ví dụ minh họa
Bài tập 1: Có vật m và lò xo có độ cứng là k = 100N/m khi đặt một con lắc lò xo nằm ngang. Ta kích thích vào vật dao động điều hoà với động năng cực đại 0,5J. Cho biết biên độ dao động của vật đó là bao nhiêu?
Giải:

bài Số 2: Trong thời gian ngắn nhất giữa hai lần Et = Ed khi 1 vật dao động điều hoà là 0,05s. Cho biết tần số dao động của vật là bao nhiêu?
Ta có: Khoảng thời gian 2 lần liên tiếp nhau Nhằm Để thế năng bằng động năng là
t=T4=0,05s�=�4=0,05�
⇒ T = 0,2s
⇒ f = 1/T = 5 Hz

Câu hỏi 3: Phương trình x = 10sin(4πt + π/2) cm là vật dao động điều hoà. Thế năng của vật biến thiên tuần hoàn với chu kì là mấy?
Giải:
Thế năng biến thiên với chu kỳ T’ = T/2 và với T= 2π/ω = 1/2 s
⇒ T’ = 0,25 s

Câu hỏi 4: Phương trình x = 10sin(4πt + π/2) cm là của vật dao động điều hoà. Cho biết cơ năng của vật biến thiên tuần hoàn với chu kì hay không?
Cơ năng của dao động điều hòa là hằng số vì vậy sẽ không biến thiên.
4. Câu hỏi về năng lượng của con lắc lò xo có đáp án
Bài tập về năng lượng của con lắc lò xo sẽ giúp cho các bạn dự thi học sinh nắm chắc hơn những kiến thức về dạng bài này.
câu hỏi số 1: Con lắc lò xo đặt nằm ngang dao động điều hòa gồm có vật nặng với khối lượng 500g và lò xo nhẹ với độ cứng 100 N/m. Quá trình dao động chiều dài lò xo biến thiên 22cm đến 30 cm. Hãy cho biết cơ năng của con lắc là bao nhiêu?
Cơ năng con lắc được tính:

câu hỏi số 2: Xác định vị trí của con lắc sao cho động năng bằng 3 lần thế năng biết con lắc lò xo dao động điều hòa với biên độ A.

bài Số 3: Cho con lắc lò xo gồm lò xo có độ cứng 50 N/m và quả cầu nhỏ có khối lượng 500g. Với phương nằm ngang ta cho con lắc dao động điều hòa. Tại thời điểm vận tốc của quả cầu là 0,1 m/s biết gia tốc là -√3m/s2. Tính cơ năng của con lắc này?
A. 0,02 J
B. 0,05 J
C. 0,04 J
D. 0,01 J.

⇒ D

Bài tập 4: Với t tính bằng giây, cho vật nhỏ khối lượng 1kg thực hiện dao động điều hòa với phương trình x = Acos4t cm. Biết rằng quãng đường vật di chuyển được tối đa trong ¼ chu kì là 0,1√2 m. Cho biết cơ năng của vật bằng?
A. 0,16 J
B. 0,72 J
C. 0,045 J
D. 0,08 J

⇒D

Bài tập 5: Cho vật nặng 0,2 kg gắn vào đầu lò xo có độ cứng 20 N/m trong 1 con lắc lò xo. Tốc độ trung bình trong 1 chu kì là 160/π cm/s khi ta kéo vật nặng khỏi vị trí cân bằng rồi chúng ta thả nhẹ cho nó dao động. Cho biết cơ năng dao động của con lắc?
A. 320 J
B. 6,4.10-2 J
C. 3,2.10-2 J
D. 3,2 J
⇒ B

Câu hỏi read more 6: Cho viên bi nhỏ và lò xo nhẹ có độ cứng 100N/m trong một con lắc lò xo, dao động điều hòa cùng biên độ 0,1m. Thế năng đang ở vị trí cân bằng. Lúc viên bi cách VTCB 6cm thì động năng của con lắc lò xo bằng?
A. 0,64 J
B. 3,2 mJ
C. 6,4 mJ
D. 0,32 J
⇒ D

câu hỏi số 7: Cho lò xo nhẹ có độ cứng 100N/m và vật nhỏ dao động điều hòa. Khi vật có động năng 0,01 J thì vật sẽ cách VTCB 1 cm. Vậy cho biết khi nó có động năng 0,005 J thì nó cách vị trí cân bằng bao nhiêu?
A. 6 cm
B. 4,5 cm
C. 0,01√2 cm
D. 3 cm
⇒ C

Năng lượng của con lắc lò xo (con lắc lò xo nằm ngang, con lắc lò xo treo thẳng đứng...) là một phần kiến thức quan trọng trong của vật lý lớp 12 và xuất hiện nhiều trong đề thi tốt nghiệp THPT Quốc Gia. Trong video dưới đây, thầy Huy Tiến sẽ cung cấp đầy đủ kiến thức lý thuyết, công thức và phương pháp giải giúp các em xử lý được tất cả các dạng bài tập liên quan. các bạn sỹ tử Chú ý theo dõi bài học cùng thầy nhé!

Vuihoc đã giúp các bạn dự thi nắm chắc hơn về lý thuyết cũng như công thức về năng lượng của con lắc lò xo cùng nhiều bài tập trong nội dung kiến thức trình Vật Lý 12. bên cạnh, nền tảng học online vui hoc thpt có những khóa học và nắm bắt thi đặc biệt chuẩn bị cho kì thi THPT Vật Lý sắp tới, các em có thể đăng ký khóa học Nhằm bổ sung thêm nhiều kiến thức bổ ích ngay nhé!