Giáo án Lý 12 - Chương 1 - PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP CHIỀU DÀI CLLX - LỰC ĐÀN HỒI, LỰC HỒI PHỤC CỦA CON LẮC LÒ XO

  1. Tác giả: LTTK CTV
    Đánh giá: ✪ ✪ ✪ ✪ ✪

    CÁC DẠNG BÀI TẬP - PHƯƠNG PHÁP GIẢI
    1. Dạng 1: Tính chiều dài của lò xo trong quá trình vật dao động
    Gọi chiều dài tự nhiên của lò xo là l0.
    - Khi con lắc lò xo nằm ngang:
    01.PNG
    + Lúc vật ở VTCB, lò xo không bị biến dạng,
    + Chiều dài cực đại của lò xo: \({l_{{\rm{max}}}} = {l_0} + A\)
    + Chiều dài cực tiểu của lò xo: \({l_{{\rm{min}}}} = {l_0} - A\)
    + Chiều dài ở li độ x: \(l = {l_0} + x\)
    - Khi con lắc lò xo bố trí thẳng đứng hoặc nằm nghiêng một góc αvà treo ở dưới.
    02.PNG
    + Độ biến dạng của lò xo khi vật ở VTCB:
    • Con lắc lò xo treo thẳng đứng: \(\Delta {l_0} = \frac{{mg}}{k}\)
    • Con lắc lò xo nằm nghiêng góc α: \(\Delta {l_0} = \frac{{mg\sin \alpha }}{k}\)
    + Chiều dài lò xo khi vật ở VTCB: \({l_{vtcb}} = {l_0} + \Delta l\)
    + Chiều dài ở li độ x: \(l = {l_0} + \Delta {l_0} + x\)
    + Chiều dài cực đại của lò xo: \({l_{{\rm{max}}}} = {l_0} + \Delta {l_0} + A\)
    + Chiều dài cực tiểu của lò xo: \({l_{{\rm{min}}}} = {l_0} + \Delta {l_0} - A\)

    2. Dạng 2: Lực kéo về
    \(F{\rm{ }} = - {\rm{ }}kx{\rm{ }} = - {\rm{ }}m{\omega ^2}x\)
    Đặc điểm:
    * Là lực gây dao động cho vật.
    * Luôn hướng về VTCB
    * Biến thiên điều hoà cùng tần số với li độ
    biến dạng)

    3. Dạng 3: Lực đàn hồi - Lực hồi phục cực đại, cực tiểu.
    Có độ lớn \({F_{dh}} = {\rm{ }}k{x^*}\) (x* là độ biến dạng của lò xo)
    - Với con lắc lò xo nằm ngang thì lực kéo về và lực đàn hồi là một (vì tại VTCB lò xo không
    03.PNG
    - Với con lắc lò xo thẳng đứng hoặc đặt trên mặt phẳng nghiêng:
    04.PNG
    + Độ lớn lực đàn hồi có biểu thức:
    • \({F_{dh}} = {\rm{ }}k|\Delta {l_0} + {\rm{ }}x|\) với chiều dương hướng xuống
    • \({F_{dh}} = k\left| {\Delta {l_0} - {\rm{ }}x} \right|\) với chiều dương hướng lên
    + Lực đàn hồi cực đại (lực kéo): \({F_{{\rm{max}}}} = k\left( {\Delta {l_0} + A} \right) = {F_{Km{\rm{ax}}}}\) (lúc vật ở vị trí thấp nhất)
    + Lực đàn hồi cực tiểu:
    • Nếu\(A{\rm{ }} < \Delta {l_0} \to {F_{Min}} = {\rm{ }}k(\Delta {l_0} - {\rm{ }}A) = {F_{KMin}}\)
    • Nếu \(A{\rm{ }} \ge \Delta {l_0} \to {F_{Min}} = 0\) (lúc vật đi qua vị trí lò xo không biến dạng)
    + Lực đẩy (lực nén) đàn hồi cực đại: ${F_{Nm{\rm{ax}}}} = k\left( {A - \Delta {l_0}} \right)$ (lúc vật ở vị trí cao nhất)
    + Lực đàn hồi, lực hồi phục:
    • Lực đàn hồi:
      \(\begin{array}{l}{F_{dh}} = k(\Delta l + x){\rm{ }}\\ \Rightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{{F_{d{h_{{\rm{Max}}}}}} = k(\Delta l + A){\rm{ }}}\\{{F_{d{h_{\min }}}} = k(\Delta l - A){\rm{ khi }}\Delta l > A}\\{{F_{d{h_{\min }}}} = 0{\rm{ khi}}\Delta {\rm{l}} \le {\rm{A }}}\end{array}} \right.{\rm{ }}\end{array}\)
    • Lực hồi phục: \({F_{hp}} = kx{\rm{ }} \Rightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{{F_{h{p_{{\rm{Max}}}}}} = kA}\\{{F_{h{p_{\min }}}} = 0{\rm{ }}}\end{array}} \right.{\rm{ }}\)hay\({F_{hp}} = ma{\rm{ }} \Rightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{{F_{h{p_{{\rm{Max}}}}}} = m{\omega ^2}A}\\{{F_{h{p_{\min }}}} = 0{\rm{ }}}\end{array}} \right.\)
    + Lực hồi phục luôn hướng vào vị trí cân bằng.
    Khi hệ dao động theo phương nằm ngang thì lực đàn hồi và lực hồi phục là như nhau ${F_{dh}} = {F_{hp}}$