Thư Viện Công Thức Vật Lý

Lực nén (lực đẩy) cực đại của con lắc lò xo chỉ sinh ra khi lò xo treo thẳng đứng và biên độ A lớn hơn độ dãn của lò xo ở VTCB $(A>\Delta l)$.

Lúc này lò xo sẽ bị nén và sinh ra lực nén (hay còn gọi là lực đẩy).

Trong đó:

$k:$ độ cứng lò xo (N/m)

$A:$ biên độ dao động (m)

$\Delta l:$độ biến dạng của lò xo tại VTCB (m)

$F_{nén}$: lực nén của lò xo (N)

Lò xo có độ dài tự nhiên $l_{0 }\left(k_0\right)$ được cắt thành n đoạn.

Trong đó:

+E: suất Young ($N/m^2$)

+S: tiết diện ngang ($m^2$)

Trường hợp lò xo nằm ngang :  $F_{dh1}=F_{dh2}\Rightarrow \frac{∆l_1}{∆l_2}=\frac{k_2}{k_1}$

$$\begin{gathered} Khi AB\ne l_{01}+l_{02}: \\ ∆l=∆l_1+∆l_2=\left|AB-l_{01}+l_{02}\right| \end{gathered}$$

$k_{he}=k_1+k_2$

Trường hợp lò xo thẳng đứng: 

$$\begin{gathered} P=F_{dh1}+F_{dh2}\Rightarrow ∆l_1=∆l_2 \\ P=\left(k_1+k_2\right)∆l=k_{he}.∆l \\ \Rightarrow ∆l_1=∆l_2=\frac{P}{k_1+k_2} \end{gathered}$$

Độ biến dạng có độ lớn giống nhau nhưng một cái bị dãn và một cái bị nén.

Ta giả thiết bỏ qua khối lượng lò xo

Đối với hệ lò xo mắc song song

Định luật II Newton cho vật :

${\overrightarrow{F}}_{dh1}+{\overrightarrow{F}}_{dh2}+\overrightarrow{F}=\overrightarrow{0}\Rightarrow k_1∆l_1+k_2∆l_2=F$

Mặc khác : độ biến dạng của từng lò xo :$∆l=∆l_1=∆l_2$  ,$F=F_{dhhe}=\left(k_1+k_2\right).∆l$

$k_{he}=k_1+k_2$

Đối với hệ lò xo mắc nối tiếp:

Định luật II Newton cho vật:

${\overrightarrow{F}}_{dh1}+\overrightarrow{F}=\overrightarrow{0}\Rightarrow F_{dh1}=F$

Tại điểm nối lò xo : ${\overrightarrow{F}}_{dh1}=-{\overrightarrow{F}}_{dh2}\Rightarrow F_{dh1}=F_{dh2}=F$

Mặc khác : độ biến dạng của từng lò xo : $∆l=∆l_1+∆l_2$,

$$\begin{gathered} \Rightarrow \frac{F}{k_{he}}=\frac{F}{k_1}+\frac{F}{k_2} \\ \Rightarrow \frac{1}{k_{he}}=\frac{1}{k_1}+\frac{1}{k_2} \end{gathered}$$

Với 

k (N/m) : Độ cứng của thanh.

E (Pa) : Ứng suất Young.

S ($m^2$) : Tiết diện ngang của thanh.

$l_0 \left(m\right)$ : Chiều dài của thanh

Định luật 2 Newton:

$$\begin{gathered} \overrightarrow{F_{dh}}+\overrightarrow{P}=m\overrightarrow{a_{ht}} \\ {F}_{dh}=k.∆l \\ R=\left(∆l+l_0\right).\sin \left(\alpha \right) \\ m{\omega }^{2}R=F_{dh}.\sin \left(\alpha \right)=P.\cos \left(\alpha \right) \end{gathered}$$

$$\begin{gathered} P_{mach}=\frac{U^2\left(R+r\right)}{{\left(R+r\right)}^2+{\left(Z_L-Z_C\right)}^2}=\frac{U^2}{R+r^{ }+{\displaystyle \frac{{\left(Z_L-Z_C\right)}^2}{R+r}}}\le \frac{U^2}{2\left|Z_L-Z_C\right|} \\ \to P_{mach}max=\frac{U^2}{2\left(Z_L-Z_C\right)} khi R+r=\left|Z_L-Z_C\right| \end{gathered}$$

$\tan \left(\phi \right)=\frac{Z_L-Z_C}{R+r}\to \tan \left(\phi \right)=\pm 1\to \phi =\pm \frac{\pi }{4}$

$$\begin{gathered} P_R=\frac{U^{2}R}{R^2+{\left(Z_L-Z_C\right)}^2}=\frac{U^2}{R^{ }+{\displaystyle \frac{{\left(Z_L-Z_C\right)}^2}{R}}}\le \frac{U^2}{2\left|Z_L-Z_C\right|} \\ \to P_{R}max=\frac{U^2}{2\left(Z_L-Z_C\right)} khi R=\left|Z_L-Z_C\right| \end{gathered}$$

$\tan \left(\phi \right)=\frac{Z_L-Z_C}{R}\to \tan \left(\phi \right)=\pm 1\to \phi =\pm \frac{\pi }{4}$

Với mạch RLC cộng hưởng : $\phi =0\to \cos \left(\phi \right)=1\to P=R{I}^2$

Với mạch chỉ có L,C : $\phi =\pm \frac{\pi }{2}\to \cos \left(\phi \right)=0\to P=0$

Kết luận : công suất tỏa nhiệt chỉ có trên R

Hệ số công suất cho biết khả năng sử dụng điện năng của mạch

$I=\frac{P}{U.\cos \left(\phi \right)}$

Khi $\cos \left(\phi \right)$ tiến đến 1 ,hao phí giảm , càng có lợi

Để tăng $\cos \left(\phi \right)$ : $\cos \left(\phi \right)=\frac{R}{\sqrt{R+{\left(Z_L-Z_C\right)}^2}}$

Ta thường mắc các bộ tụ để giảm $\phi$

Trong các mạch điện : $\cos \left(\phi \right)\ge 0,85$

$\phi {\text{'}}_0$ pha của mạch khi $\omega$ thay đổi đến ${\omega }_{Cmax}$

$U_{Cmax}$ hiệu điện thế tụ điện đạt cực đại khi $\omega$ thay đổi