Một con lắc lò xo có khối lượng m dao động điều hòa trên mặt ngang. Khi li độ của con lắc là 2,5 cm thì vận tốc của nó là \(25\sqrt 3 \) cm/s. Khi li độ là \(2,5\sqrt 3 \) cm thì vận tốc là 25 cm/s. Đúng lúc quả cầu qua vị trí cân bằng thì một quả cầu nhỏ cùng khối lượng chuyển động ngược chiều với vận tốc 1m/s đến va chạm đàn hồi xuyên tâm với quả cầu con lắc. Chọn gốc thời gian là lúc va chạm vào thời điểm mà độ lớn vận tốc của 2 quả cầu bằng nhau lần thứ nhất thì hai quả cầu cách nhau bao nhiêu.
Suy nghĩ trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo sai\({A^2} = x_1^2 + \frac{{v_1^2}}{{{\omega ^2}}} = x_2^2 + \frac{{v_2^2}}{{{\omega ^2}}} \Rightarrow A = 5\left( {cm} \right);\)\(\omega = 10\frac{{rad}}{s} \Rightarrow {v_{01}} = \omega A = 50cm/s\)
\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}} { - m{v_{01}} + m{v_{02}} = m{v_1} + m{v_2}}\\ {\frac{1}{2}mv_{01}^2 + \frac{1}{2}mv_{01}^2 = \frac{1}{2}mv_1^2 + \frac{1}{2}mv_2^2} \end{array}} \right.\)\( \Rightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}} {{v_1} = 100cm/s > 0}\\ {{v_2} = - 50cm/s < 0} \end{array}} \right.\)
Thời gian để vận tốc vật 1 còn 50 cm (li độ \(x = \frac{{A'\sqrt 3 }}{2}\) với \(A' = \frac{{{v_1}}}{\omega } = 10\left( {cm} \right)\) là \(\frac{T}{6}\). Còn vật 2 chuyển động thẳng đều sau thời gian \(\frac{T}{6}\) đi được: \({S_2} = {v_2}\frac{T}{6} = \frac{{5\pi }}{3}cm\) \( \Rightarrow \Delta S = \left| x \right| + {S_2} = \frac{{10\sqrt 3 }}{2} + \frac{{5\pi }}{3} \approx 13,9cm\)
Đề thi thử tốt nghiệp THPT QG môn Vật Lý năm 2020
Trường THPT Phúc Thành