Nêu phát biểu về lực nén cực đại của lò xo

Nếu ai đã từng học môn vật lý thì không còn quá xa lạ với con lắc lò xo. Khi lò xo bị nén hay bị giãn (gọi chung là biến dạng) thì ở mỗi đầu của lò xo xuất hiện một lực đàn hồi.  Vậy bạn có thể nêu một vài phát biểu về lực nén cực đại của lò xo không? Cùng Toploigiai theo dõi bài viết dưới đây để trả lời câu hỏi này nhé! 

1. Con lắc lò xo

- Con lắc lò xo gồm một vật nặng m gắn vào 1 đầu của lò xo có độ cứng k và khối lượng không đáng kể. Đầu còn lại của lò xo cố định.

- Con lắc có 1 vị trí cân bằng mà khi ta thả vật ra vật sẽ đứng yên mãi. Nếu kéo vật khỏi vị trí cân bằng buông ra vật sẽ dao động quanh vị trí cân bằng, giữa hai vị trí biên.

2. Chiều dài của lò xo

Gọi l_o là chiều dài tự nhiên của lò xo

- l là chiều dài khi con lắc ở vị trí cân bằng: l = l_o + Δl_o

- A là biên độ của con lắc khi dao động.

- Gốc tọa độ tại vị trí cân bằng, chiều dương hướng xuống dưới.

>>> Tham khảo: Lực đàn hồi của lò xo luôn có chiều

3. Lực đàn hồi

F_dh = - K.Δx (N)

(Nếu xét về độ lớn của lực đàn hồi). F_dh = K.(Δl_o + x)

F_dhmax = K(Δl_o + A)

F_dhmin = K(Δl_o - A) Nếu Δl_o > A

F_dhmin = 0 khi l_o ≤ A (F_dhmin tại vị trí lò xo không bị biến dạng)

4. 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.

5. Một vài phát biểu về lực nén cực đại của lò xo

a. Lực nén cực đại của lò xo là gì?

Lực nén cực đại là lực nén theo phương thẳng đứng trên lò xo đạt tới một lực lớn nhất mà lò xo không thể co vào nữa.

b. Công thức tính lực nén cực đại

Lực nén cực đại được tính theo công thức:

 

Lực nén (lực đẩy) cực đại của con lắc lò xo chỉ sinh ra khi lò xo treo thẳng đứng và biên độ A lớn hơn độ dãn của lò xo ở VTCB (A>Δl). Lúc này lò xo sẽ bị nén và sinh ra lực nén (hay còn gọi là lực đẩy).

Trong đó:

- F: là lực nén

- k: độ cứng của lò xo

- A: lực đàn hồi

- l_o: độ dãn của lò xo

>>> Tham khảo: Công thức lực đàn hồi cực đại và cực tiểu của lò xo?

6. Một số bài tập về lực nén cực đại của lò xo

Bài 1: Một vật treo vào ℓò xo ℓàm nó giãn ra 4cm. Biết ℓực đàn hồi cực đại 10N, độ cứng lò xo là 100N/m. Tìm lực nén cực đại của lò xo

Hướng dẫn giải:

Lực đàn hồi cực đại: k(Δl0+A)=10N

⇒A=0,06m

⇒F_nen(max)=k(A−Δl0)=100. (0,06 – 0,04) = 2N

Bài 2: Một con lắc lò xo dao động trên mặt phẳng ngang có ma sát, con lắc có m=0,1kg;k=10 N/m;φ=0,1 . Tại vị trí cân bằng ( lò xo không nén không dãn) truyền cho 1 tốc độ ngang v_o=40√5 (cm/s) dọc trục, theo chiều nén lò xo. Tính độ nén cực đại của lò xo

Hướng dẫn giải:

Khi truyền cho vật 1 tốc độ v0; do ở v trí cân bằng nên động năng cũng chính là năng lượng của vật:

Giả sử khi vật nén cực đại; nó cách vị trí cân bằng 1 đoạn A; công của lực ma sát trong quá trình nó dao động là:

Khi đó; ở biên; tốc độ của vật =0 ( động năng bằng 0); vậy năng lượng lúc này của vật chính là thế năng của nó) :

Theo BTNL ta có:

→ A=8(cm)

Vậy độ nén cực đại của lò xo là 8cm.

Bài 3: Cho cơ hệ như hình bên. Biết M=1,8 kg, lò xo nhẹ k=100 N/m. Một vật m=200 g chuyển động với vo = 5 m/s đến và vào M (ban đầu đứng yến) theo trục lò xo. Hệ số ma sát trượt giữa M và mp ngang là μ=0,2. Coi va chạm đh xuyên tâm. Độ nén cực đại của lò xo trong quá trình dao động là bao nhiêu ?

Hướng dẫn giải:

Ta có hệ phương trình

Giải hệ thu được V’=1 m/s

Gọi A là độ nén cực đại của lò xo

Áp dụng định luật bào toàn năng lượng

Bấm máy giải pt ta có 2 nghiệm -0,175m và 0,103m(nhận)

Vậy A=10,3 cm

=> Độ nén cực đại của lò xo là : 10,3 cm

--------------------------

Bài viết này Toploigiai đã cùng các bạn trả lời câu hỏi nêu một vài phát biểu về lực nén cực đại của lò xo? và cung cấp kiến thức về cách tính chiều dài con lắc lò xo, lực đàn hồi, lực phục hồi. Chúng tôi hi vọng các bạn đã có kiến thức hữu ích khi đọc bài viết này, chúc các bạn học tốt!