Một con lắc lò xo gồm lò xo có độ cứng k = 160 N/m và vật nặng có khối lượng m = 400 g, đặt

Bài I.10 trang 15 SBT Vật Lí 11: Một con lắc lò xo gồm lò xo có độ cứng k = 160 N/m và vật nặng có khối lượng m = 400 g, đặt trên mặt phẳng nằm ngang. Hệ số ma sát trượt giữa vật và mặt phẳng nằm ngang là . Lấy . Kéo vật lệch khỏi vị trí cân bằng một đoạn 5 cm (theo phương của trục lò xo). Tại t= 0, buông nhẹ để vật dao động, xem rằng tần số dao động không đổi .Tính thời gian kể từ lúc vật bắt đầu dao động cho đến khi vật dừng hẳn.

Trả lời

Chu kì của con lắc : $T=2\pi \sqrt{\frac{m}{k}}=2\pi \sqrt{\frac{0,4}{160}}=0,1\pi (s)$

Giả sử ban đầu vật ở biên dương có li độ $A_0$, sau khi qua VTCB vật đến biên âm có li độ A . Quãng đường vật đi được là : $S=A_0+A$

Công của lực ma sát khi vật đi được quãng đườn S là :

$A_{ms}=F_{ms}.S.\cos {180}^o=-\mu mg(A_0+A)$

Độ biến thiên cơ năng của con lắc là :

$$\begin{gathered} \mathrm{\Delta }W=W-W_0=A_{ms} \\ =>\frac{1}{2}k{A}^2-\frac{1}{2}k{A}_0^2=-\mu mg\left(A_0+A\right) \end{gathered}$$

$$\begin{gathered} =>\mathrm{\Delta }A=A_0-A=\frac{2\mu mg}{k} \\ =>\mathrm{\Delta }A=\frac{2.0,0005.0,4.10}{160}=2,{5.10}^{-5}\left(m\right) \end{gathered}$$

Số nửa chu kì vật thực hiện được cho đến khi dừng hẳn là :

$N=\frac{A}{\mathrm{\Delta }A}=\frac{0,05}{2,{5.10}^{-5}}=2000$

Thời gian kể từ lúc vật bắt đầu dao động cho đến khi vật dừng hẳn là :

$t=N.\frac{T}{2}=2000.\frac{0,1\pi }{2}\approx 314(s)$

Xem thêm các bài giải SBT Vật lí lớp 11 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Bài 5: Động năng. Thế năng. Sự chuyển hóa năng lượng trong dao động điều hòa

Bài 6: Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức. Hiện tượng cộng hưởng

Bài tập cuối chương 1

Bài 8: Mô tả sóng

Bài 9: Sóng ngang. Sóng dọc. Sự truyền năng lượng của sóng cơ

Bài 11: Sóng điện từ