Công thức độ cứng lò xo

Đáp án và lời giải chính xác cho câu hỏi: “Công thức độ cứng lò xo” cùng với kiến thức mở rộng do Top lời giải tổng hợp, biên soạn về con lắc lò xo là tài liệu học tập bổ ích dành cho thầy cô và các bạn học sinh tham khảo.

Câu hỏi: Công thức độ cứng lò xo

Trả lời:

Độ cứng lò xo:

Trong đó:

+ k: độ cứng (hay hệ số đàn hồi) của lò xo, có đơn vị là N/m.

+ F_dh: độ lớn lực đàn hồi đơn vị N

Kiến thức vận dụng để trả lời câu hỏi

1. Con lắc lò xo là gì?

- Con lắc lò xo gồm một vật nặng m gắn vào một đầu của lò xo có độ cứng k và có khối lượng không đáng kể.

- Con lắc có một vị trí cân bằng mà khi ta thả vật ra, vật sẽ đứng yên mãi. Nếu kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng buông ra vật sẽ dao động quanh vị trí cân bằng giữa hai biên.

2. Phương trình dao động của con lắc lò xo

- Xét một con lắc lò xo nằm ngang: vật có khối lượng m, lò xo có độ cứng k, mặt ngang không ma sát.

Chọn trục tọa độ như hình vẽ, gốc tọa độ ở VTCB ( vị trí lò xo không biến dạng.

Các lực tác dụng lên vật: trọng lực P^→, phản lực F^→, lực đàn hồi N^→

Theo Định luật II Niu-tơn ta có: 

Chiếu lên trục Ox ta có: F = ma ⇔ -kx = ma ⇔ a = x" = (-k/m).x (Phương trình vi phân cấp 2)

Nghiệm của phương trình trên có dạng: x = A cos (ωt + φ)

Với 

A, φ∶ được xác định từ điều kiện ban đầu của bài toán.

3. Dao động của con lắc lò xo về mặt năng lượng

a. Động năng của con lắc lò xo

Động năng của con lắc lò xo là động năng của vật m:

b. Thế năng của con lắc lò xo

c. Cơ năng của con lắc lò xo. Sự bảo toàn cơ năng

- Cơ năng của con lắc:

- Khi không có ma sát thì cơ năng của con lắc được bảo toàn. Nó chỉ biến đổi từ thế năng sang động năng và ngược lại.

4. Chiều dài con lắc lò xo

Xem thêm:

>>> Độ cứng lò xo phụ thuộc vào gì?

5. Lực đàn hồi 

a. khái niệm Lực đàn hồi

Lực đàn hồi là lực có tác dụng làm vật khôi phục lại hình dạng ban đầu. Một vật khi thôi chịu tác dụng của lực thì nó sẽ khôi phục lại hình dạng ban đầu.

Lực đàn hồi = hệ số đàn hồi x độ biến dạng đàn hồi

b. Hướng và điểm đặt của Lực đàn hồi của con lắc lò xo

- Lực đàn hồi xuất hiện ở 2 đầu của lò xo và tác dụng vào các vật tiếp xúc với lò xo, làm nó biến dạng.

- Hướng của lực đàn hồi ở mỗi đầu của lò xo ngược với hướng của ngoại lực gây biến dạng. Tức là, khi bị dãn, lực đàn hồi của lò xo hướng theo trục của lò xo vào phía trong, còn khi bị nén, lực đàn hồi của lò xo hướng theo trục của lò xo ra ngoài.

c. độ lớn lực đàn hồi

- Độ lớn: 

Trong đó: 

k gọi là độ cứng (hay hệ số đàn hồi) của lò xo, có đơn vị là N/m.

- Lực đàn hồi luôn ngược chiều biến dạng

Lực đàn hồi cực tiểu: 

6. Lực phục hồi (lực kéo về)

F_ph = ma = m (- ω².x) = - K.x

Nhận xét: Trường hợp lò xo treo thẳng đứng lực đàn hồi và lực phục hồi khác nhau.

Trong trường hợp A > Δl_o

F_nén = K(|x| - Δl_o) với |x| ≥ Δl_o.

F_nenmax = K|A-Δl_o|