1
Dng 1. Xác đnh các đc đim trong dao đng điu hoà 1
Dng 2. Xác đnh Li đ, vn tc, gia tc, lc phc hi mt thi đim hay ng vi pha
đã cho 3
Dng 3. Ct ghép lò xo 5
Dng 4. vit phng trình dao đng điu hoà 8
Dng 5. Chng minh mt vt dao đng điu hoà 16
Dng 6. Tìm chiu dài ca lò xo trong quá trình dao đng. Nng lng trong dao đng
điu hoà 17
Dng 7.Bài toán v lc 18
Dng 8: Xác đnh thi đim ca vt trong quá trình dao đng 20
Dng 9 Xác đnh Vn tc, gia tc ti mt đim trên qu đo 28
Dng 10 xác đnh quãng đng đi đc sau khong thi gian đã cho 29
Dng 11: H mt lò xo ( mt vt hoc hai vt ) có liên kt ròng rc 32
Dng 12 : iu kin hai vt chng lên nhau dao đng cùng gia tc( Tìm K ca biên
đ) 34
Dng 13: Bài toán v va chm 36
Dng 14 :bài toán v dao đng ca vt sau khi ri khi giá đ 46
Dng 15 tng hp hai dao đng điu hoà cùng phng, cùng tn s 48
Dng 16 hin tng cng hng c hc 52
Dng 17: Dao đng ca con lc lò xo trong trng lc l- 52
Dng 18: Dao đng ca mt vt ( hoc hai vt ) gn vi h hai lò xo 54
Dng 19: Mt s bài toán v h hai vt gn vi lò xo 56
DNG 20: DAO NG TT DN 58 BÀI TP ÔN THI DAO NG IU HOÀ
Dng 1. Xác đnh các đc đim trong dao đng điu hoà
I.Phng pháp.
5.sin( . )xt
(cm). d)
10. (5. . )
3
x cos t
(cm).
Xác đnh biên đ, tn s góc, pha ban đu,chu k, tn s, ca các dao đng điu hoà đó?
Li Gii
a)
5.sin(4. . )
6
xt
(cm).
5( ); 4. ( / ); ( );
6
A cm Rad s Rad
2. 2. 1 1
c)
5.sin( . )( ) 5.sin( . )( )x t cm t cm
2.
5( ); ( / ); ( ); 2( ); 0,5( ).A cm Rad s Rad T s f Hz
d)
5.
10. (5. . ) 10.sin(5. . ) 10.sin(5. . )
3 3 2 6
x cos t cm t cm t cm
.
5. 2. 1
10( ); 5. ( / ); ( ); 0.4( ); 2,5( )
6 5. 0,4
A cm Rad s Rad T s f Hz
1 5. ( . ) 5.sin( . )
2
x cos t t
.
t x-1 = X. ta có
5.sin( . )
2
Xt
ó là mt dao đng điu hoà
Vi
5( ); 0,5( ); ( )
2. 2. 2
A cm f Hz Rad
VTCB ca dao đng là :
0 1 0 1( ).X x x cm
b)
4 4 4
x t cos t t cos x t cm
ó là mt dao đng điu hoà. Vi
4.
3. 2( ); 2( ); ( )
2. 4
A cm f s Rad
Bài 3. Hai dao đng điu hoà cùng phng , cùng tn s, có các phng trình dao đng là:
1
3.sin( . )
4
xt
(cm) và
2
4.sin( . )
4
xt
2
x a t
(cm).
C.
3.
.sin( . )
24
a
xt
(cm). D.
2.
.sin( . )
46
a
xt
(cm). 3
Dng 2. Xác đnh Li đ, vn tc, gia tc, lc phc hi mt thi đim hay ng vi pha
đã cho
và
.
ph
F k x
.
+ Nu đã xác đnh đc li đ x, ta có th xác đnh gia tc, lc phc hi theo biu thc nh
sau :
2
.ax
và
2
. . .
ph
F k x m x
+ Chú ý : - Khi
0; 0;
ph
v a F o
: Vn tc, gia tc, lc phc hi cùng chiu vi chiu
dng trc to đ.
- Khi
0; 0; 0
ph
v a F
: Vn tc , gia tc, lc phc hi ngc chiu vi chiu
Vy
22
. 0,1.4. 4( / ).k m N m
Ta có
'
. . ( . ) 5.2. . (2. . ) 10. . (2. . )
66
v x A cos t cos t cos t
a) Thay t= 5(s) vào phng trình ca x, v ta có :
5.sin(2. .5 ) 5.sin( ) 2,5( ).
66
x cm
3
10. . (2. .5 ) 10. . ( ) 10. . 5. 30
0
5.sin120 2,5. 3x
(cm).
- Vn tc :
0
10. . 120 5.v cos
(cm/s).
- Gia tc :
22
. 4. .2,5. 3 3ax
(cm/s
2
).
- Lc phc hi :
. 4.2,5. 3 0,1. 3
ph
F k x
(N).
Bài 2. To đ ca mt vt bin thiên theo thi gian theo đnh lut :
4. (4. . )x cos t
(cm). Tính
tn s dao đng , li đ và vn tc ca vt sau khi nó bt đu dao đng đc 5 (s).
Li Gii
.
Các đn v đc s dng là centimet và giây.
a) Xác đnh biên đ, tn s, vn tc góc, chu k ca dao đng.
b) Tính li đ và vn tc ca dao đng khi pha dao đng là -30
0
.
Bài 4. Mt vt dao đng điu hoà theo phng trình :
4.sin(10. . )
4
xt
(cm).
a) Tìm chiu dài ca qu đo, chu k, tn s.
b) Vào thi đim t = 0 , vt đang đâu và đang di chuyn theo chiu nào? Vn tc bng
bao nhiêu?
Bài 5: Cho các phng trình dao đng sau:
a)
1
3x
cos 4
t
( cm) b) x
2
= -sin t ( cm )
c) x
3
c) A = 2cm; T = 0,4s;
5
6
(rad); d) A = 5 cm; T= 1s;
0
Bài 6: Mt vt dao đng điu hoà xung quanh v trí cân bng, dc theo trc x
’
ox có li đ tho
mãn phng trình:
3 (5 )
6
x cos t
(cm)
a) Tìm biên đ, chu k. pha ban đu ca dao đng
b) Tính vn tc ca vt khi nó đang dao đng v trí có li đ x = 3 ( cm)
S: a) A = 3cm;T = 0,4 s;
6
c) v =
5
(cm/s); a =
2
10 3
(cm/s
2
); chuyn đng chm dn
Bài 8: Phng trình dao đng ca mt vt là:
5 4 ( )
2
x cos t cm
a) Xác đnh biên đ, tn s góc, chu kì và tn s ca dao đng
b) Xác đnh pha ca dao đng ti thi đim t = 0,25s, t đó suy ra li đ x ti thi đim y
S: a) A = 5(cm),
4 ( )rad
, T = 0,5(s), f=2(Hz); b)
3
b) Tính giá tr cc đi ca lc hi phc tác dng lên vt
c) Tính vn tc ca cht đim khi nó có li đ x = 2cm
S: a) v = -20
3
(cm/s); b) F
hp max
= 0,8(N) ; c)
20 3v
(cm/s)
Bài 11: Phng trình dao đng có dng
6 (10 )x cos t
( cm)
a) Xác đnh biên đ, tn s, chu k ca dao đng
b) Tính li đ ca dao đng khi pha dao đng bng 30
0
, 60
0
S: a) A = 6(cm); T = 0,2(s); f = 5(Hz); b) x = 3
3
(cm); x =
3
(cm)
Bài 12: Mt vt dao đng điu hoà có phng trình
5cos(4 )
3
Ox có li đ
tho mãn phng trình:
2
3 (5 )
3
x cos t
+
3 (5 )
6
cos t
( cm)
a) Tìm biên đ và pha ban đu ca dao đng
b) Tính vn tc ca vt khi nó đang dao đng v trí có li đ x = 3 cm
S: a) A = 3
2
(cm);
5
12
(rad); b) v =
15
F F F
1 1 2 2 1 2
()F k x k x k k x
(1)
Gi k là đ cng tng đng ca hai lò xo ghép
F kx
(2)
T (1) và (2)
12
k k k
2. Hai lò xo ni tip:
Di tác dng ca lc
F
đ giãn ca mi lò xo là
1
x
và
2
xkm
k
1
,l
1
3. Ct lò xo:
Ban đu lò xo có chiu dài l
0
, ct lò xo thành hai lò xo có chiu dài l
1
và l
2
( vi l
0
= l
1
+ l
2
)
Di tác dng ca lc F:
+ Lò xo chiu dài l
0
, đ cng k
0
dãn ra đon x
0
=
0
F
k
mi đn v chiu dài giãn ra đon
0
00
1
1
kl
k
l
Tng t, lò xo chiu dài l
2
có đ cng
00
2
2
kl
k
l
0 0 1 1 2 2
k l kl k l
Chú ý : cng ca vt đàn hi đc xác đnh theo biu thc :
.
S
kE
l
(3)
1
= 30(N/m) thì dao đng vi chu
k T
1
= 0,4(s) .Nu mc vt m trên vào lò xo có đ cng k
2
= 60(N/m) thì nó dao đng vi
chu k T
2
= 0,3(s). Tìm chu k dao đng ca m khi mc m vào h lò xo trong hai trng
hp:
a) Hai lò xo mc ni tip. b) Hai lò xo mc song
song.
Bài 2. Hai lò xo L
1
,L
2
có cùng chiu dài t nhiên. khi treo mt vt có khi lng m=200g
bng lò xo L
1
thì nó dao đng vi chu k T
1
= 0,3(s); khi treo vt m đó bng lò xo L
2
thì nó
dao đng vi chu k T
2
=0,4(s).
’
.Ly g = 10 (m/s
2
).
2. Ct lò xo ti M thành hai lò xo . Tính đ cng tng ng ca mi đon lò xo.
3. Cn phi treo vt m câu 1 vào đim nào đ nó dao đng vi chu k T =
.2
10
s.
Bài 4. Khi gn qu nng m
1
vào lò xo , nó dao đng vi chu k T
1
= 1,2s. Khi gn qu nng
m
2
vào lò xo , nó dao đng vi chu k T
2
= 1,6s. Hi sau khi gn đng thi c hai vt nng
m
1
và m
2
vào lò xo thì chúng dao đng vi chu k bng bao nhiêu?
Bài 5: Cho lò xo có chiu dài ban đu l
0
= 50 cm, đ cng k
0
= 24 N/m.
= 30 N/m đc ct làm hai phn có
chiu dài l
1
; l
2
vi
1
2
2
3
l
l
. B trí h nh hình v (1) và (2) là các lò
xo có chiu dài l
1
; l
2
. Mt phng không ma sát. Cho m = 800g
a) Tính đ cng ca hai lò xo l
1
; l
2
b) Di vt t v trí cân bng ti v trí mà (1) b dãn 6 cm và (2)
b nén 1 cm ri truyn cho vn tc v
0
= 0,50 m/s hng v v trí cân bng. Chn chiu (+) là
chiu di vt gc thi gian là lúc truyn vn tc v
0
2
8
trình dao đng ca con lc. Chn gc O v trí cân bng, chiu dng hng xung, gc
thi gian lúc buông qu cu. S:
5 2 (10 )
4
x cos t
(cm)
Bài 9: Mt lò xo nh, đ cng k = 200 N/m. u A trên c đnh, đu di treo vt m =
200g
a) Cho vt m dao đng thng đng vi vn tc cc đi là 62,8 cm/s. Vit phng trình dao
đng ca vt m, chn gc O v trí cân bng, chiu dng hng lên, gc thi gian là lúc
vt qua v trí cân bng và đang đi lên. Cho
2
10
; g = 10 m/s
2
b) Ly 1 lò xo khác ging ht lò xo trên ri ni 2 lò xo thành 1 lò xo dài gp đôi. Treo vt m
vào lò xo mi ri cho nó dao đng. Bit c nng ca vt m trong trng hp này vn bng
c nng trng hp câu a). Tính biên đ dao đng
S: a) x = 2cos
()
1
= 0,60 s; T
2
= 0,80 s
a) Ni hai lò xo thành mt lò xo dài gp đôi. Tính chu kì dao đng khi treo vt vào lò xo
ghép này?
b) Ni hai lò xo hai đu đ có 1 lò xo có cùng chiu dài t nhiên. Tính chu kì dao đng khi
treo vt vào lò xo ghép này? S: a) T = 1,00 s; b) T = 0,48
s
Bài 12: Cho mt lò xo dài OA = l
0
= 50 cm, đ cng k
0
= 20 N/m.Treo lò xo OA thng
đng, O c đnh. Móc qu nng m = 1 kg vào đim C ca lò xo. Cho qu nng dao đng theo
phng thng đng. Bit chu kì ca con lc là 0,628 s. Hãy tính chiu dài l = OC ca lò xo
S: OC = 10 cm
Dng 4. vit phng trình dao đng điu hoà
I. Phng pháp.
Phng trình dao đng có dng :
. ( . )x Acos t
hoc
.sin( . )x A t
.
1. Tìm biên đ dao đng A: Da vào mt trong các biu thc sau:
+
k
f
Tm
.
+ T (1) ta cng có th tìm đc
nu bit các đi lng còn li. 9
Chú ý: -Trong thi gian t vt thc hin n dao đng, chu k ca dao đng là :
t
T
n
-
> 0 ; đn v : Rad/s
3. Tìm pha ban đu
: Da vào điu kin ban đu ( t = 0 ).
Giá tr ca pha ban đu (
) phi tho mãn 2 phng trình :
0
0
kg
m T l
+ Tìm A:
T v trí cân bng kéo vt ra đon x
0
ri buông nh cho vt dao đng
0
Ax
Ti li đ x vt có vn tc v:
2
22
2
v
Ax
A =
2
thích hp
Cách khác: Khi đ cho t = 0; x = x
0
; v = v
0
T
()
sin( )
x Acos t
v A t
0
0
sin
x Acos
vA
4 ( / )
0,5
Rad s
T
. 10
a) t = 0 ;
0
0
.sin
xA
v A cos
0
0 5.sin
5.4. . 0v cos
()
2
rad
.
Vy
5.sin(4. . )
2
xt
(cm).
c) t = 0 ;
0
0
.sin
xA
v A cos
(cm/s). Vit phng trình dao đng ca con lc.
Li Gii
Phng trình dao đng có dng :
.sin( . )x A t
.
Phng trình vn tc có dng :
'
. . ( . )v x A cos t
.
Vn tc góc :
2. 2.
2 ( / )
1
Rad s
T
.
ADCT :
2
22
2
v
Ax
A
A cos
tan 1
()
4
rad
. Vy
10.sin(2. . )
4
xt
(cm).
Bài 3. Mt vt có khi lng m = 100g đc treo vào đu di ca mt lò xo có đ cng k
= 100(N/m). u trên ca lò xo gn vào mt đim c đnh. Ban đu vt đc gi sao cho lò
xo không b bin dng. Buông tay không vn tc ban đu cho vt dao đng. Vit phng
trình daô đng ca vt. Ly g = 10 (m/s
k
.
iu kin ban đu t = 0 , gi lò xo sao cho nó không bin dng tc x
0
= -
l
. Ta có
t = 0 ;
0
0
1 .sin
. . 0
x l A
v A cos
()
2
rad
. Vy
sin(10. . )
2
.
Phng trình gia tc : a= - A.
2
. ( . )cos t
.
Khi t = 0 ; thay các giá tr x, v, a vào 3 phng trình đó ta có : 11
22
2 . ; . 2 . .sin ; . 2 .x Acos v A a Acos
.
Ly a chia cho x ta đc :
( / )rad s
.
Ly v chia cho a ta đc :
3.
tan 1 ( )
4
rad
2
xt
(cm)
C.
6.sin(4. . )
2
xt
(cm) D.
6.sin(40. . )
2
xt
(cm)
Bài 6. Mt con lc lò xo treo thng đng gm mt vt m = 100g, lò xo có đ cng k =
100(N/m). Kéo vt ra khi VTCB mt đon x= 2cm và truyn vn tc
62,8. 3v
(cm/s)
theo phng lò xo .Chn t = 0 lúc vt bt đu dao đng ( ly
2
2
10; 10
m
4.sin(10. . )
3
xt
(cm)
Bài 7. Mt qu cu khi lng m = 100g treo vào lò xo có chiu dài t nhiên
l
0
= 20cm, đ cng k = 25 (N/m).
a) Tính chiu dài ca lò xo to v trí cân bng. Ly g = 10 (m/s
2
).
b) Kéo qu cu xung di, cách v trí cân bng mt đon 6cm ri buông nh ra cho nó
dao đng. Tìm chu k dao đng, tn s . Ly
2
10
.
c) Vit phng trình dao đng ca qu cu chn gc thi gian là lúc buông vt; gc to
đ ti v trí cân bng, chiu dng hng xung.
Bài 8. Mt qu cu khi lng m = 500g đc treo vào lò xo có chiu dài t nhiên l
0
= 40cm.
a) Tìm chiu dài ca lò xo ti v trí cân bng, bit rng lò xo trên khi treo vt
m
0
theo phng thng đng hng xung mt đon 2cm, truyn cho nó vn tc
310
.
(cm/s)
theo phng thng đng hng lên. Chn góc tg là lúc th vt, gc to đ là VTCB, c dng
hng xung.
a. Vit PTD.
b. Xác đnh thi đim vt đi qua v trí mà lò xo giãn 2 cm ln th nht.
Li gii
a) Ti VTCBO
kl = mg
l =
0,04
25
0,1.10
k
mg
(m
+ =
5105
1,0
25
m
k
(Rad/s)
+ m dao đng điu hoá vi phng trình
l
0
0(VTCB)
)
x
- l
•
•
• 13
Ta có: -2 = 4cos (5t -
3
)
cos (5t -
3
) =
2
1
5t -
3
=
2
3
10.25
2
2
1
2
2
1
mvkx
(J)
Ta có phng trình:
322
25.10).0,4.(0,25
2
1
)
k
4
k(0,026
2
1
k(2,6.10
-2
-
025,0)
4
2
cm
Vy phng trình điu hoà là x =
)
4
3
t25sin(2
(cm)
Bài 13: Mt vt có khi lng m = 1kg đc treo vào mt lò xo có đ cng k = 1 N/cm,
đc gi c đnh mt đu, treo lò xo theo phng thng đng. Ly g = 10m/s
2
a) Kich thích cho vt dao đng. Chng minh dao đng ca vt là dao đng điu hoà
b) Tính chu kì dao đng, đ bin dng ban đu ca lò xo
S: a) x = Acos(
)t
. b) T =
5
;
l
10cm
Bài 14: Lò xo có đ cng k = 80 N/m. Vt có khi lng 200g
a) Tính đ bin dng ca lò xo khi vt v trí cân bng. Ly g = 10 m/s
2
m
S: a) x = 3cos
(4 )
2
t
; b) t =
1
24 2
k
; t =
5
24 2
l
; t =
1
82
m
c) v=
12
(cm/s); 0
Bài 18: Vt dao đng điu hoà thc hin 5 dao đng trong thi gian 2,5 s, khi qua v trí cân
bng vt có vn tc 62,8 (cm/s). Lp phng trình dao đng điu hoà ca vt, chn gc thi
S: x =
42
cos
()
4
t
(cm)
Bài 21: Vt dao đng điu hoà có vn tc cc đi bng 16 cm/s và gia tc cc đi bng 128
cm/s
2
. Lp phng trình dao đng chn gc thi gian là lúc vt có li đ 1 cm và đang đi v
v trí cân bng
S: x = 2cos
(8 )
3
t
(cm)
Bài 22: Xét 1 h dao đng điu hoà vi chu kì dao đng T = 0,1
()s
. Chn gc to đ là v
trí cân bng thì sau khi h bt đu dao đng đc t = 0,5T vt to đ x = -
23
cm và đang
đi theo chiu (-) qu đo và vn tc có giá tr 40cm/s. Vit phng trình dao đng ca h
b) Chn gc thi gian lúc vt đi qua v trí có li đ +10cm ngc chiu (+)
c) Chn gc thi gian lúc vt đang v trí biên dng
S: a) x = 20cos
(4 )
2
t
(cm); b) x = 20cos
(4 )
3
t
(cm); c) x = 20cos
4 t
(cm)
Bài 14: Mt con lc lò xo gòm mt qu nng có khi lng 0,4kg và 1 lò xo có đ cng
40N/m. Ngi ta kéo qu nng ra khi v trí cân bng 1 đon bng 8 cm theo chiu(+) và th
cho nó dao đng
a) Vit phng trình dao đng ca qu nng
b) Tìm giá tr cc đi ca vn tc qu nng
c) Tìm nng lng ca qu nng
S: a) x = 8cos
10t
(cm); b) v
max
Dng 5. Chng minh mt vt dao đng điu hoà
I. Phng pháp.
1. Phng pháp đng lc hc.
+ Chn HQC sao cho vic gii bài toán là đn gin nht.( Thng chn là TT Ox, O
trùng vi VTCB ca vt, chiu dng trùng vi chiu chuyn đng).
+ Xét vt VTCB :
12
0 0
hl
n
F F F F
chiu lên HQC đ thu đc phng trinh vô hng:
1 2 3
0
n
F F F F
(1)
+ Xét vt thi đim t, có li đ là x : áp dng đnh lut 2 Newton, ta có:
12
. .
hl n
F ma F F F ma
chiu lên HQC đ thu đc phng trinh vô hng:
12
.
. . . . . .
2 2 2
k A mv k x
(3)
+ Ly đo hàm hai v theo thi gian t , ta đc :
' ' ' '
11
0 . .2. . . .2. . 0 . . . .
22
m vv k xx mvv k x x
.
Mt khác ta có : x
’
= v ; v
’
= a = x
”
, thay lên ta đc : 0 = m.v.a + k.x.v
""
0 . . . 0
k
mx k x x x
m
. t
2
k
m
31cm. Treo thêm vt m
2
= 100g vào thì đ dài ca nó là
OC = l
2
=32cm.
1. Xác đnh đ cng k và đ dài t nhiên l
0
.
2. B vt m
2
đi ri nâng vt m
1
lên sao cho lò xo trng thái t nhiên l
0
, sau đó th cho h
chuyn đng t do. Chng minh vt m
1
dao đng điu hoà. Tính chu k và vit phng trình
dao đng đó. B qua sc cn ca không khí.
3. Tính vn tc ca m
1
khi nó
nm cách A 1,2 cm. Ly g=10(m/s
2
).
Bài 2. Mt vt khi lng m = 250g treo vào lò xo có đ cng k = 25 (N/m) và đt trên mt
phng nghiêng mt góc = 30
0
0
= 12cm,theo s đ nh hình v. Khi vt cân bng , lò xo
dài 11cm. B qua mi ma sát, ly g = 10(m/s
2
).
1.Tính góc .
2.Chn trc to đ song song vi đng dc và có
gc to đ O trùng vi VTCB ca vt. Kéo vt ri
khi VTCB đn v trí có li đ x = +4,5cm ri th nh
cho vt dao đng. a) Chng minh vt dao đng điu hoà và vit phng trình dao đng ca vt, chn gc thi
gian là lúc th vt.
b) Tính chiu dài ln nht và nh nht ca lò xo khi vt dao đng.
Bài 5. Cho h dao đng nh hình v, chiu dài t nhiên ca lò xo là l
0
,
sau khi gn m vào đu còn li thì chiu dài ca lò xo là l
1
. T v trí cân
bng n m xung sao cho lò xo có chiu dài l
2
, ri th nh. B qua mi
ma sát.
a) Chng minh vt m dao đng điu hoà. Vit phng trình dao đng.
b) áp dng bng s: l
0
= 20cm; l
1
+ ng nng ca vt trong dao đng điu hoà
2 2 2 2
11
. . . . . . ( . )
22
d
E mv mA cos t
hoc
2 2 2 2
11
. . . . . .sin ( . )
22
d
E mv mA t
+ Th nng ca vt trong dao đng điu hoà :
2 2 2 2
11
. . . . . .sin ( . )
22
t
E k x m A t
b) Bit lò xo có chiu dài t nhiên l
0
= 20cm và dao đng vi biên đ 4cm. Tính chiu dài
nh nht và ln nht ca lò xo trong quá trình dao đng. Ly g = 10(m/s
2
).
c) Thay vt m bng m
’
= 750g thì h dao đng vi tn s bao nhiêu?
Bài 2. Mt qu cu khi lng m =1 kg treo vào mt lò xo có đ cng
k = 400(N/m). Qu cu dao đng điu hoà vi c nng E = 0,5(J) ( theo phng thng
đng).
a) Tính chu k và biên đ ca dao đng.
b) Tính chiu dài cc tiu và cc đi ca lò xo trong quá trình dao đng. Bit l
0
= 30cm.
c. Tính vn tc ca qu cu thi đim mà chiu dài ca lò xo là 35cm. Ly g=10(m/s
2
).
Bài 3. Mt qu cu khi lng m = 500g gn vào mt lò xo dao đng điu hoà vi biên đ
4cm. đ cng ca lò xo là 100(N/m).
a) Tính c nng ca qu cu dao đng.
b) Tìm li đ và vn tc ca qu cu ti mt đim, bit rng ni đó, đng nng ca qu cu
bng th nng.
c) Tính vn tc cc đi ca qu cu.
Bài 4. Mt vt có khi lng m = 500g treo vào mt lò xo có đ cng k = 50(N/m). Ngi
ta kéo vt ra khi v trí cân bng mt đon 2(cm) ri truyn cho nó mt vn tc ban đu v
0
=
A. 256mJ B. 2,56mJ C. 25,6mJ D. 0,256mJ Dng 7.Bài toán v lc
I. Phng pháp.
Bài toán: Tìm lc tác dng ln nht, nh nht vào đim treo hay nén lên sàn
Hng dn:
+ Bc 1: Xem lc cn tìm là lc gì? Ví d hình bên :
dh
F
+ Bc 2: Xét vt thi đim t, vt có li đ x, áp dng đnh lut
2 Newton dng vô hng, ri rút ra lc cn tìm.
"
. . . .
dh dh
ma P F F P ma mg mx
(1)
+ Bc 3: Thay
"2
.xx
vào (1) ri bin lun lc cn tìm theo
li đ x. Ta có
2
. . .
dh
F mg m x
( ) . . .
dh
F Min mg m l
khi
xl
.
- Nu
l
> A
2
( ) . . .
dh
F Min mg m A
khi x = -A.
II. Bài Tp.
Bài 1. Treo mt vt nng có khi lng m = 100g vào đu mt lò xo có đ cng k = 20
(N/m). u trên ca lò xo đc gi c đnh. Ly g = 10(m/s
2
).
a) Tìm đ dãn ca lò xo khi vt VTCB.
b) Nâng vt đn v trí lò xo không b nin dng ri th nh cho vt dao đng. B qua mi
ma sát. Chng t vt m dao đng điu hoà. Vit phng trình dao đng ca vt. Chon
gc thi gian là lúc th.
c) Tìm giá tr ln nht và nh nht ca lc phc hi và lc đàn hi ca lò xo.
Bài 2. Mt lò xo đc treo thng đng, đu trên ca lò xo đc gi c đnh, đu di ca lò
xo treo mt vt m = 100g. Lò xo có đ cng k = 25(N/m). Kéo vt ra khi VTCB theo
ri th nh.
a) Tính áp lc ca m
0
lên m khi lò xo không bin dng.
b) m
0
nm yên trên m thì biên đ dao đng phi tho mãn điu kin gì? Suy ra giá tr
ca x
0
’
. Ly
g =10(m/s
2
).
Bài 4. Mt lò xo có đ cng k = 40(N/m) đc đt thng đng ,
phía trên có vt khi lng m = 400g. Lò xo luôn gi thng đng.
a) Tính đ bin dng ca lò xo khi vt cân bng. Ly g = 10 (m/s
2
).
b) T VTCB n xung di mt đon x
0
= 2cm ri buông nh. Chng t vt m dao đng
điu hoà. Tính chu k dao đng.
c) Tính lc tác dng ln nht và nh nht mà lò xo nén lên sàn
Bài 5. Mt lò xo k = 100(N/m) phía trên có gn vt khi lng m = 100g. Mt vt khi lng
m
0
= 400g ri t do t đ cao h = 50cm xung đa. Sau va chm chúng
dính vào nhau và dao đng điu hoà. Hãy tính :
đã bit. Thi đim vt đi qua v trí có li đ x
0
đc xác
đnh nh sau:
0
0
.sin( . ) sin( . )
x
x A t x t
A
. t
0
sin
x
A
( . ) sinsin t
Vi
;
22
. . ( . )v A cos t
< 0 . Vy
thi đim vt đi qua v trí có li đ x
0
đc xác đnh :
.2
. .2 .
k
t k t kT
(Vi điu kin t > 0; k là s nguyên, T là chu k dao đng).
Chú ý: Tu theo điu kin c th ca đu bài mà ly k sao cho phù hp.
Bài toán 2: Xác đnh khong thi gian ngn nht đ vt đi t v trí có li đ x
1
đn v trí có li
đ x
2
.
Hng dn:
+ Cách 1: Khi chn thi đim ban đu t = 0 không phi là thi đim vt v trí
có li đ x
1
2
t
+ Cách 2: Khi chn thi đim ban đu t = 0 là thi đim vt v trí có li đ x
1
và chuyn đng theo chiu t x
1
đn x
2
thì khong thi gian cn xác đnh đc xác đnh t
phng trình sau :
2
2
.sin( . ) sin( . )
x
x A t x t
A
t
+ Cách 3: Da vào mi liên h gia chuyn đng tròn đu
và dao đng điu hoà. Khong thi gian đc xác đnh theo biu thc :
t
1
. . ( . ) ( . )
.
v
v A cos t v cos t
A
.
*) Nu vt chuyn đng theo chiu dng : v
1
> 0.
t
1
.
v
cos
A
( . )cos t cos
.
- H thc xác đnh t
1
ng x > 0, h thc xác đnh t
2
ng vi x < 0.
*) Nu vt chuyn đng ngc chiu dng : v
1
< 0.
t
1
.
v
cos
A
( . )cos t cos
.
1
2
. .2
. .2
tk
tk
khi chuyn đng theo
chiu dng hay chiu âm, cn cn c vào v trí và chiu chuyn đng ca vt thi đim
ban đu t = 0.
II. Bài Tp.
Bài 1. Mt vt dao đng vi phng trình :
10.sin(2. . )
2
xt
(cm). Tìm thi đim vt đi qua
v trí có li đ x = 5(cm) ln th hai theo chiu dng.
Li Gii
các thi đim vt đi qua v trí có li đ x = 5cm đc xác đnh bi phng trình:
1
10.sin(2. . ) 5 sin(2 )
2 2 2
x t t
2. . .2
26
5.
2. . .2
26
2. . .2
26
tk
1
6
tk
vi k = 1, 2, 3, 4, (vì t > 0)
Vt đi qua v trí x = 5cm ln hai theo chiu dng
k = 2. Vy ta có
t =
1 11
2
66
(s).
Bài 2. Mt vt dao đng điu hoà vi phng trình :
10.sin( . )
2
xt
(
kZ
) . Ta có vn tc ca vt là :
'
.10. ( )
2
v x cos t
Vì vt đi qua v trí có li đ x = -
52
(cm) theo chiu âm nên v < 0. Vy ta có:
'
.10. ( )
2
v x cos t
< 0. tho mãn điu kin này ta chn
.2
24
tk
Li Gii
Thi đim vt đi qua v trí có li đ x = 5cm đc xác đnh t phng trình:
1
10.sin(10. . ) 5 sin(10. . )
2 2 2
x t t
10. . .2
26
5
10. . .2
26
tk
tk
vì t > 0 nên ta có
1
30 5
k
10.sin 10
2
x cm
, vt bt đu dao đng t v trí biên dng. Vt đi qua v trí
x = 5cm ln th nht theo chiu âm, qua v trí này ln 2 theo chiu dng. Ta có ngay vt
qua v trí x = 5cm ln th 2008 theo chiu dng, trong s 2008 ln vt qua v trí x = 5cm thì
có 1004 ln vt qua v trí đó theo chiu dng. Vy thi đim vt qua v trí x = 5cm ln th
2008 là :
1
30 5
k
t
vi k = 1004.
1 1004 6024 1 6023
30 5 30 30
t
(s).
Bài 4. Mt vt dao đng điu hoà có biên đ bng 4 (cm) và chu k bng 0,1 (s).
a) Vit phng trình dao đng ca vt khi chn t = 0 là lúc vt đi qua v trí cân bng theo
chiu dng. 23
b) Tính khong thi gian ngn nht đ vt đi t v trí có li đ x
.cos
> 0
0( )rad
. Vy
4.sin(20 . )xt
(cm)
b) Khong thi gian ngn nht đ vt đi t v trí có li đ x
1
= 2 (cm) đn v trí
x
2
= 4 (cm).
+ Cách 1: -
1
1
4sin(20 . ) 2 sin(20 . )
2
x x t t
1
1
.
+ Cách 2: Chn t = 0 là lúc vt đi qua v trí có li đ x
0
= x
1
= 2cm theo chiu dng, ta có
:
01
1
4.sin( ) 2 sin
26
x x x
(rad) ( vì v > 0 )
4.sin(20 . )
6
xt
(cm).
Thi gian đ vt đi t v trí x
0
đn v trí x = 4cm đc xác đnh bi phng trình:
1
4.sin(20 . ) 4 sin(20. . ) 1 ( )
(cm). Xác đnh thi
đim vn tc ca vt có đ ln bng na vn tc cc đi ln th nht, ln th hai.
Li Gii
+ T phng trình
10.sin(10 . )xt
(cm)
'
100. . (10. . )( / )v x cos t cm s
. Suy ra vn tc cc đi
là:
. 10 .10 100 ( / )
max
v A cm s
.
+ Khi t = 0, v > 0 vt bt đu chuyn đng t VTCB, theo chiu dng. Ln th nht vt
chuyn đng theo chiu dng và có đ ln vn tc bng na vn tc cc đi. Ln th hai
vt chuyn đng ngc chiu dng.
+ Khi vt chuyn đng theo chiu dng, ta có :
1
100. . (10. . ) .100
2
v cos t
( vi
;kZ
t > 0 )
1
30 5
k
t
vi k = 0, 1, 2, 3, (1)
1
30 5
k
t
vi k =1, 2, 3, (2)
H thc (1) ng vi li đ ca vt
10.sin(10 . )xt
> 0.
H thc (2) ng vi li đ ca vt
10.sin(10 . )xt
< 0.
Do vt bt đu chuyn đng t VTCB theo chiu dng nên ln đu tiên vn tc ca vt
bng na vn tc cc đi thi đim,
1
( vi
;kZ
t > 0 )
1
15 5
k
t
(vi k = 0, 1, 2, 3, ; t > 0 ) (3)
1
15 5
k
t
(vi k =1, 2, 3, ; t > 0 ) (4)
H thc (3) ng vi li đ ca vt
10.sin(10 . )xt
> 0.
H thc (4) ng vi li đ ca vt
10.sin(10 . )xt
< 0.
(cm/s) khi vt chuyn đng theo chiu âm.
- Vt chuyn đng theo chiu dng, thi đim ca vt đc xác đnh nh sau:
2
50. . (5 ) 25 2. (5 )
2 2 2
v cos t cos t
5 .2
24
5 .2
24
tk
tk
(
kZ
)
20
t s s
( theo h thc (1), ng k = 0 ).
- Vt chuyn đng theo chiu âm, thi đim ca vt đc xác đnh nh sau :
2
50. . (5 ) 25 2. (5 )
2 2 2
v cos t cos t
3
5 .2
24
3
5 .2
24
tk
tk
(
kZ
2
= + 0,5A
S: 1/30 s
Bài 8: Mt con lc có biên đ dao đng 4 cm và chu k bng 0,1s. Vit phng trình dao
đng ca con lc đó bit ti thi đim ban đu vt v trí cân bng và đang chuyn đng
theo chiu (+). Tính khong thi gian ngn nht đ nó dao đng t li đ x
1
= 2 cm đn li đ x
2
= 4 cm.
S:
4 (20 )
2
x cos t
; t =
1
60
s
Bài 9: Xét mt vt dao đng điu hoà theo phng trình:
10 (2 )
2
x cos t
S: a)
1l cm
; b)
4 2 (10 )
4
x cos
; c)
3
40
ts