Biên độ, tần số góc con lắc lò xo sau va chạm mềm - vật lý 12

$\left\{\begin{array}{l}\omega \text{'}=\sqrt{\frac{k}{m_1+m_2}}\\ A\text{'}=\sqrt{x^2+{\left(\frac{V}{\omega \text{'}}\right)}^2}\end{array}\right.$

Định nghĩa: Hình chiếu của một vật chuyển động tròn đều lên đường kính của nó là một dao động đều hòa.

Chú thích:

$x$: Li độ của chất điểm tại thời điểm $t$.

$t:$ Thời gian $\left(s\right)$.

$A$: Biên độ dao động ( li độ cực đại) của chất điểm $(cm, m)$.

$\omega$: Tần số góc (tốc độ góc) $(rad/s)$.

$(\omega t+\phi )$: Pha dao động tại thời điểm $t$ $\left(rad\right)$.

$\phi$: Pha ban đầu của dao động tại thời điểm $t=0$ $(-\pi \le \phi \le \mathrm{\pi })$$\left(rad\right)$.

Đồ thị:

Đồ thị của tọa độ theo thời gian là đường hình sin.

Công thức:

Từ phương trình $a=v\text{'}=\left[-\omega A\sin \left(\omega t+\phi \right)\right]=-{\omega }^{2}A\cos \left(\omega t+\phi \right)=-{\omega }^{2}x$.

Chú thích:

$a$: Gia tốc của chất điểm trong dao động điều hòa tại vị trí có li độ $x$ $(cm/s^2, m/s^2)$

$\omega$: Tần số góc (tốc độ góc) $(rad/s)$

$x$: li độ của chất điểm $(cm, m)$

Li độ $x$ và vận tốc $v$ vuông pha nhau :

$\frac{x^2}{A^2}+\frac{v^2}{{v^2}_{max}}=1\iff \frac{x^2}{A^2}+\frac{v^2}{{\omega }^2{A}^2}=1\Rightarrow \boxed{x^2+\frac{v^2}{{\omega }^2}=A^2}$ 

Vận tốc $v$ và gia tốc $a$ vuông pha nhau:

$\frac{v^2}{{v^2}_{max}}+\frac{a^2}{{a^2}_{max}}=1\iff \frac{v^2}{{\omega }^2{A}^2}+\frac{a^2}{{\omega }^4{A}^2}=1\iff \boxed{\frac{v^2}{{\omega }^2}+\frac{a^2}{{\omega }^4}=A^2}$ 

Chú thích:

$x$: Li độ của chất điểm $(cm, m)$

$A$: Biên độ dao động $(cm, m)$

$\omega$: Tần số góc ( Tốc độ góc) $(rad/s)$

$v$: Vận tốc của chất điểm tại vị trí có li độ $x$ $(cm/s, m/s)$

$a$: Gia tốc của chất điểm tại vị trí có li độ x $(cm/s^2, m/s^2)$

$v_{max}$: Vận tốc cực đại của chất điểm $(cm/s, m/s)$

$a_{max}$: Gia tốc cực đại của chất điểm $(cm/s^2, m/s^2)$

Lưu ý: Hai công thức trên còn được gọi là hệ thức độc lập thời gian.

Va chạm đàn hồi : con lắc lò xo có $m_1$ va chạm với vật $m_{2 }$ có vận tốc lần lượt $v_1;v_2$

Bảo toàn động lượng : $m_1{v}_{1\text{'}}+m_2{v}_2=m_1{v}_{1\text{'}}\text{'}+m_2{v}_2\text{'}$

Bảo toàn cơ năng : $\frac{1}{2}{m}_1{v_{1\text{'}}}^2+\frac{1}{2}{m}_2{v_2}^2=\frac{1}{2}{m}_1{v_1\text{'}}^2+\frac{1}{2}{m}_2{v}_2{\text{'}}^2$

$\Rightarrow \left\{\begin{array}{l}{v}_1\text{'}=\frac{\left(m_2-m_1\right)v_2+2m_1{v}_1}{m_1+m_2}\\ v_2\text{'}=\frac{\left(m_1-m_2\right)v_1+2m_2{v}_2}{m_1+m_2}\end{array}\right.$

Công thức :

$\begin{array}{l}\omega \text{'}=\omega \\ A\text{'}=\sqrt{x^2+{\left(\frac{v_1\text{'}}{\omega \text{'}}\right)}^2}\end{array}$

Với x là vị trí so với VTCB mà vật bắt đầu va chạm

Va chạm mềm: là sau va chạm hai vật dính chặt vào nhau

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: $\overrightarrow{V}=\frac{m_1\overrightarrow{v_1}+m_2\overrightarrow{v_2}}{m_1+m_2}$

VTCB không đổi giả sử va chạm tại li độ x:

Biên độ sau va chạm :

$s_0\text{'}=\sqrt{s^2+{\left(\frac{V}{\omega }\right)}^2}$,V vận tốc sau va chạm