Con lắc lò xo là gì?
Con lắc lò xo có cấu tạo bao gồm một lò xo nhẹ có độ cứng K nào đó gắn một đầu với một quả cầu kim loại có khối lượng m và đầu còn lại của lò xo được giữ cố định.
Con lắc lò xo có 3 dạng chính thường gặp gồm có: - Con lắc lò xo nằm ngang, - Con lắc lò xo treo thẳng đứng - Con lắc lò xo nằm nghiêng.
Khảo sát dao động của con lắc lò xo về phương diện động lực học
Xét trường hợp một vật ở li độ x, lò xo giãn ra một đoạn 
= x với lực đàn hồi của lò xo là F = -k
Từ đó, ta có phương trình dao động của con lắc lò xo về phương diện động lực học như sau:
Trong đó ta có:
- F là lực tác dụng lên m (đơn vị tính N)
- x là li độ của vật (đơn vị tính m)
- k là độ cứng của lò xo (N/m)
Từ đó ta có thể suy ra công thức:
Dấu (-) ở công thức trên có ý nghĩa thể hiện rằng lực F luôn luôn hướng về vị trí cân bằng. Ta có:
Dao động của con lắc lò xo là dao động điều hòa:
Lực luôn hướng về vị trí cân bằng được gọi là lực kéo về. Độ lớn của lực kéo về tỉ lệ với li độ và là lực gây ra gia tốc cho vật trong dao động điều hòa.
Các em học sinh có thể tham khảo bảng công thức dưới đây được VUIHOC tổng hợp dưới đây và áp dụng vào các dạng bài liên quan tới con lắc lò xo.
Tham khảo ngay bộ tài liệu ôn tập kiến thức và tổng hợp phương pháp giải quyết mọi dạng bài tập trong đề thi Vật Lý THPT Quốc gia
Khảo sát dao động của con lắc lò xo về phương diện năng lượng
Công thức tính động năng của con lắc lò xo với biên độ dao động là A:
Công thức tính động năng cực đại (tại điểm có vận tốc cực đại)
Công thức tính thế năng của con lắc lò xo
Dựa trên sự bảo toàn cơ năng, ta có cơ năng của con lắc lò xo được tính như sau:
Cơ năng con lắc lò xo:
Trong trường hợp không có ma sát thì cơ năng được bảo toàn và chỉ biến từ động năng sang thế năng và ngược lại. Ta có công thức:
Cơ năng của con lắc lò xo luôn luôn được bảo toàn và tỉ lệ với bình phương biên độ dao động:
- Nếu tại thời điểm t1 ta có x1, v1 và tại thời điểm t2 ta có x2 và v2. Ta có công thức như sau:
Nếu cho k,m W, ta có thể tính được:
Một số lưu ý cần nắm được:
Một vật dao động điều hòa với chu kỳ T và tần số f thì thế năng và động năng biến thiên tuần hoàn với tần số góc w’, chu kỳ T’ và tần số f’. Mối liên hệ của các đại lượng này như sau:
- Khoảng cách ngắn nhất giữa 2 lần liên tiếp động năng bằng thế năng là:
- Khoảng cách 2 lần liên tiếp động năng và thế năng bằng không là:
Khi con lắc lò xo dao động mà chiều dài của lò xo thay đổi từ chiều dài ngắn nhất Imin đến chiều dài lớn nhất Imax thì:
- Biên độ:
- Chiều dài lúc cân bằng:
Một số bài tập luyện tập về con lắc lò xo
Trên đây là toàn bộ kiến thức về con lắc lò xo trong chương trình Vật Lý 12. Hy vọng rằng với kiến thức trên, các em học sinh sẽ nắm được những kiến thức cơ bản cũng như các công thức quan trọng nhất, giúp các em có thể giải quyết tất cả các dạng bài tập liên quan tới con lắc lò xo và phục vụ cho quá trình ôn thi THPT Quốc gia môn Lý. Để tham khảo thêm những kiến thức khác về Vật Lý 12 nói riêng cũng như các môn học khác phục vụ cho ôn thi tốt nghiệp nói chung, các em học sinh truy cập ngay vào vuihoc.vn. Chúc các em đạt được kết quả tốt nhất trong những kỳ thi sắp tới.
Tham khảo thêm:
⭐Bộ Sách Thần Tốc Luyện Đề Toán - Lý - Hóa THPT Có Giải Chi Tiết
Bài viết tham khảo thêm:
Năng lượng con lắc lò xo
Phương trình dao động điều hòa
Lý thuyết về con lắc đơn
