NĂNG LƯỢNG CỦA CON LẮC LÒ XO

Vật lý 12, dao động điều hòa, năng lượng của con lắc lò xo, động năng, thế năng, cơ năng, định luật bảo toàn năng lượng. Hướng dẫn chi tiết theo từng bài.

Những Điều Thú Vị Chỉ 5% Người Biết

Advertisement
Advertisement

Năng lượng của con lắc lò xo trong dao động điều hòa và định luật bảo toàn năng lượng. Mối quan hệ giữa tần số dao động và tần số của động năng, thế năng.

1. Nhắc lại kiến thức Vật lý lớp 10 về năng lượng, định luật bảo toàn năng lượng.


chú ý video sẽ phát sau khi hoàn tất xem quảng cáo

a. Định luật bảo toàn năng lượng

Năng lượng không tự sinh ra hoặc tự mất đi mà chỉ chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác, hoặc truyền từ vật này sang vật khác. 

b. Động năng

Động năng là dạng năng lượng của một vật có được do nó đang chuyển động và được xác định theo công thức:

Wđ = 12mv2 (J)

c. Thế năng đàn hồi

Thế năng đàn hồi của một vật xuất hiện khi lò xo bị biến dạng (nén/giãn) và được xác định theo công thức:

Wtđh = 12kl2 (J)  (với l là độ biến dạng của lò xo)

d. Thế năng trọng trường

Thế năng trọng trường của một vật là dạng năng lượng tương tác giữa trái đất và vật, nó phụ thuộc vào vị trí của vật trong trọng trường. Nếu chọn thế năng tại mặt đất thì thế năng trọng trường của một vật có khối lượng m đặt tại độ cao z là

Wt = mgz (J)

e. Cơ năng

- Cơ năng của vật chuyển động dưới tác dụng của trọng lực bằng tổng động năng và thế năng của vật.

W =Wđ+ Wt = 12mv2 + mgz (J)

- Khi một vật chuyển động trong trọng trường chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì cơ năng của vật là một đại lượng bảo toàn.

W = 12mv2 + mgz  = hng s hay W1= W2 

2. Năng lượng của con lắc lò xo trong dao động điều hòa.


chú ý video sẽ phát sau khi hoàn tất xem quảng cáo

a. Năng lượng của con lắc lò xo

- Động năng

Wđ = 12mv2 (J) với v = ωAcos(ωt + φ + π2) 

Suy ra:

Wđ = 12m[ωAcos(ωt + φ + π2)] 2  Wđ = 12m[ωAsin(ωt + φ )] 2  Wđ = 12mω2A2sin2(ωt + φ ) (J)

- Thế năng đàn hồi

Wt = 12kx2 (J) với x = Acos(ωt + φ ) 

Wt = 12k[Acos(ωt + φ )] 2    Wt = 12kA2cos2(ωt + φ )Wt = 12mω2A2cos2(ωt + φ ) (J)

- Cơ năng

W =Wđ+ Wt =Wđmax= Wtmax = constW = 12mv2 + 12kx2 = 12mvmax2 = 12kA2 = const

b. Chu kì và tần số của động năng và thế năng trong con lắc lò xo

Gọi T và f là chu kì và tần số của x, v và a.

T' và f' là chu kì và tần số của Wđ và Wt.

Khi đó, động năng và thế năng dao động điều hòa với f' = 2f và T' = T2.

Chứng minh:

Cách 1: Hạ bậc

Wt = 12kA2.cos2(ωt + φ )Wt =W.1 + 2cos(2ωt + 2φ )2 (1)

Từ (1) suy ra: ω' = 2ω T' = T2f' = 2f 

Cách 2: Đồ thị

hinh-anh-nang-luong-cua-con-lac-lo-xo-trong-dao-dong-dieu-hoa-33-0

c. Những vị trí đặc biệt của con lắc lò xo

hinh-anh-nang-luong-cua-con-lac-lo-xo-trong-dao-dong-dieu-hoa-33-1

hinh-anh-nang-luong-cua-con-lac-lo-xo-trong-dao-dong-dieu-hoa-33-2

Khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp Wđ =Wt là T4.

hinh-anh-nang-luong-cua-con-lac-lo-xo-trong-dao-dong-dieu-hoa-33-3

 

 


Thông Tin Tác Giả

Ekip congthucvatly.com


Các bài giảng liên quan NĂNG LƯỢNG CỦA CON LẮC LÒ XO

TỔNG QUAN VỀ CON LẮC LÒ XO

2244234   20/08/2021

Video giới thiệu sơ lược về các đặc điểm cơ bản của con lắc lò xo kèm bài tập áp dụng và hướng dẫn chi tiết.

CẮT GHÉP LÒ XO

2444161   24/08/2021

Bài giảng giới thiệu công thức xác định độ cứng của lò xo khi được ghép nối tiếp và song song. Từ đó suy ra công thức chu kỳ và tần số trong dao động điều hòa. Hướng dẫn chi tiết.

VIẾT PHƯƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC LÒ XO

2644195   26/08/2021

Bài giảng giới thiệu công thức xác định cách viết phương trình dao động của con lắc lò xo. Hướng dẫn chi tiết.

LỰC ĐÀN HỒI VÀ LỰC KÉO VỀ TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

2844245   01/09/2021

Bài giảng kèm video hướng dẫn chi tiết lý thuyết về lực đàn hồi và lực kéo về trong dao động điều hòa.

XÁC ĐỊNH THỜI GIAN CHUYỂN ĐỘNG CỦA CON LẮC LÒ XO

3944107   10/09/2021

Trong bài này chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu thời gian chuyển động của con lắc lò xo trong dao động điều hòa.

CON LẮC LÒ XO TRÊN MẶT PHẰNG NGHIÊNG

4244161   12/09/2021

Trong video lần này chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiều về chu kì, tần số, tần số góc của con lắc lò xo khi nó dao động điều hòa trên mặt phẳng nghiêng.


Advertisement

Các công thức liên quan


WđWt=A2-x2x2=v2vmax2-v2=WđW-Wđ=tan2ωt+φ

Công thức:

WđWt=A2-x2x2=WđW-Wđ=tan2ωt+φ


Xem thêm

W=Wđ+Wt=12kA2=12mω2A2=12mv2max

Định nghĩa : Tổng các dạng năng lượng mà lò xo có được .Cơ năng có giá trị xác định (không biến thiên theo t) và bảo toàn khi bỏ qua ma sát.

Công thức : W=Wđ+Wt=12mv2+12kx2=12kA2=12mω2A2=12mv2max

Chú ý : Động năng cực đại ở VTCB, cực tiểu ở biên.

Chú thích:

W : Cơ năng của lò xo J

Wđ: Động năng của lò xo J.

Wt : Thế năng của lò xo J.

m: Khối lượng của vật kg.

v: Vận tốc của vật m/s.

A : Biên độ dao động cùa lò xo m ; cm

k: Độ cứng của lò xo N/m.

x: Li độ của vật m ; cm


Xem thêm

Wt=12kx2=12kA2cos2ωt+φ

Định nghĩa : năng lượng mà lò xo có được khi bị biến dạng đàn hồi.Thế năng biến thiên điều hòa theo t với chu kì T2

Công thức : Wt=12kx2=12kA2cos2ωt+φ

Chú ý : Thế năng cực tiểu ở VTCB, cực đại ở biên.

Chú thích:

Wt: Thế năng của lò xo J.

m: Khối lượng của vật kg.

v: Vận tốc của vật m/s.

A : Biên độ dao động cùa lò xo m ; cm

k: Độ cứng của lò xo N/m.

φ : Pha ban đầu của dao động rad

x: Li độ của vật m ; cm


Xem thêm

Wđ=12mv2=12kA2sin2ωt+φ=12kA2-x2

Định nghĩa : năng lượng mà lò xo có được dưới dạng chuyển động.Động năng biến thiên điều hòa theo t với chu kì T2

Công thức : Wđ=12mv2=12kA2sin2ωt+φ=12kA2-x2

Chú ý : Động năng cực đại ở VTCB, cực tiểu ở biên.

Chú thích:

Wđ: Động năng của lò xo J.

m: Khối lượng của vật kg.

v: Vận tốc của vật m/s.

A : Biên độ dao động cùa lò xo m ; cm

k: Độ cứng của lò xo N/m.

x: Li độ của vật m ; cm


Xem thêm

Advertisement

Các câu hỏi liên quan

có 65 câu hỏi trắc nghiệm và tự luận vật lý


Lý thuyết dao động điều hòa, biên độ con lắc lò xo,

Đại lượng nào sau đây tăng gấp đôi khi tăng gấp đôi biên độ dao động điều hòa của con lắc lò xo

Trắc nghiệm Dễ

Cứ sau 1/8 s thì động năng lại bằng thế năng. Viết phương trình dao động.

Một vật dao động điều hoà cứ sau 1/8 s thì động năng lại bằng thế năng. Quãng đường vật đi được trong 0,5s là 16cm. Chọn gốc thời gian lúc vật qua vị trí cân bằng theo chiều âm. Phương trình dao động của vật là:

Trắc nghiệm Trung bình

Tỉ số cơ năng trong quá trình dao động điều hòa của hai chất điểm là bao nhiêu?

Chất điểm có khối lượng m1 = 50g dao động điều hòa quanh vị trí cân bằng của nó với phương trình  x1= cos(5πt+π6)cm. Chất điểm có khối lượng m2 = 100g dao động điều hòa quanh vị trí cân bằng của nó với phương trình x2=5cos(πt-π6)cm. Tỉ số cơ năng trong quá trình dao động điều hòa của chất điểm m1 so với chất điểm m2 bằng

Trắc nghiệm Dễ
Advertisement

Lý thuyết về năng lượng dao động điều hòa.

Điều nào sau đây là sai khi nói về năng lượng của hệ dao động điều hoà: 

Trắc nghiệm Dễ

Xác định chu kì dao động của vật, biết rằng cứ sau những khoảng thời gain t=pi/60 (s) thì động năng và thế năng lại bằng nhau.

Một vật dao động điều hoà xung quanh vị trí cân bằng theo phương trình x=Acos(ωt+π2) .Biết rằng cứ sau những khoảng thời gian bằng  π60s thì động năng của vật lại bằng thế năng. Chu kì dao động của vật là:

Trắc nghiệm Trung bình

Dao động điều hòa. Khi li độ của vật bằng một nửa biên độ thì động năng của nó bằng bao nhiêu?

Năng lượng của một vật dao động điều hoà là E. Khi li độ bằng một nửa biên độ thì động năng của nó bằng.

Trắc nghiệm Trung bình
Xem tất cả câu hỏi liên quan Làm bài tập
Advertisement

Các Bài Viết Được Xem Nhiều Nhất

Công thức vật lý 12 chương 1: dao động cơ, bài 2: con lắc lò xo

Tổng Hợp Công Thức Vật Lý

244595

Tổng hợp các công thức vật lý 12 chương 1: dao động cơ, bài 2: con lắc lò xo, hướng dẫn chi tiết từng công thức, các biến, hằng số, bài tập liên quan

Công thức vật lý 12 chương 7: hạt nhân nguyên tử, bài 3: phóng xạ

Tổng Hợp Công Thức Vật Lý

2044406

Tổng hợp các công thức vật lý 12 chương 7: hạt nhân nguyên tử, bài 3: phóng xạ, hướng dẫn chi tiết từng công thức, các biến, hằng số, bài tập liên quan

Công thức vật lý 12 chương 7: hạt nhân nguyên tử, bài 2: năng lượng liên kết của hạt nhân, phản ứng hạt nhân

Tổng Hợp Công Thức Vật Lý

1944399

Tổng hợp các công thức vật lý 12 chương 7: hạt nhân nguyên tử, bài 2: năng lượng liên kết của hạt nhân, phản ứng hạt nhân, hướng dẫn chi tiết từng công thức, các biến, hằng số, bài tập liên quan

Công thức vật lý 11 chương 6: khúc xạ ánh sáng, bài 26: khúc xạ ánh sáng

Tổng Hợp Công Thức Vật Lý

9744372

Tổng hợp các công thức vật lý 11 chương 6: khúc xạ ánh sáng, bài 26: khúc xạ ánh sáng, hướng dẫn chi tiết từng công thức, các biến, hằng số, bài tập liên quan

Advertisement

Công thức vật lý 12 chương 1: dao động cơ, bài 1: tổng quan về dao động điều hòa

Tổng Hợp Công Thức Vật Lý

144336

Tổng hợp các công thức vật lý 12 chương 1: dao động cơ, bài 1: tổng quan về dao động điều hòa, hướng dẫn chi tiết từng công thức, các biến, hằng số, bài tập liên quan

Advertisement
Advertisement


Tin Tức Liên Quan

Doanh thu từ quảng cáo giúp chúng mình duy trì nội dung chất lượng cho website

  Cách tắt chặn quảng cáo  

Tôi không muốn hỗ trợ (Đóng) - :(

Bạn hãy tắt trình chặn quảng cáo
Loading…