OPTADS360
AANETWORK
AMBIENT
YOMEDIA
Banner-Video
IN_IMAGE
  • Câu hỏi:

    Ở hình bên, một lò xo nhẹ, có độ cứng k=4,8N/m được gắn một đầu cố định vào tường để lò xo nằm ngang. Một xe lăn, khối lượng M=0,2 kg và một vật nhỏ có khối lượng m=0,1 kg nằm yên trên xe, đang chuyển động dọc theo trục của lò xo với vận tốc v=20 cm/s, hướng đến lò xo. Hệ số ma sát nghỉ cực đại bằng hệ số ma sát trượt giữa vật nhỏ và xe là μ=0,04. Bỏ qua ma sát giữa xe và mặt sàn, coi xe đủ dài để vật không rời khỏi xe, lấy g=10 m/s2. Thời gian từ khi xe bắt đầu chạm lò xo đến khi lò xo nén cực đại gần nhất với giá trị nào sau đây?

    • A. 
      0,345 s
    • B. 
      0,361 s
    • C. 
      0,513 s
    • D. 
      0,242 s

    Lời giải tham khảo:

    Đáp án đúng: A

    Để đơn giản, ta có thể chia quá trình chuyển động của xe thành các giai đoạn sau:

    Giai đoạn 1: Hai vật dính vào nhau, dao động điều hòa quanh vị trí lò xo không biến dạng

    • \({\omega _0} = \sqrt {\frac{k}{{M + m}}}  = \sqrt {\frac{{\left( {4,8} \right)}}{{\left( {0,2 + 0,1} \right)}}}  = 4\)rad/s → T1=π/2s.
    • \(A = \frac{v}{{{\omega _0}}} = \frac{{\left( {20} \right)}}{{\left( 4 \right)}} = 5\)cm.

    Trong hệ quy chiếu gắn với M, phương trình động lực học cho chuyển động của m

    \({F_{qt}} - {F_{ms}} = ma'\)→ m trượt lên M khi a>0 và \({F_{ms}} = {\left( {{F_{ms}}} \right)_{max}}\) 

    → \(x \ge \frac{{\mu g}}{{{\omega ^2}}} = \frac{{\left( {0,04} \right).\left( {10} \right)}}{{{{\left( 4 \right)}^2}}} = 2,5\)cm

    → Khi đi qua vị trí x=2,5cm, với vận tốc \(v = \frac{{\sqrt 3 }}{2}\omega A = \frac{{\sqrt 3 }}{2}\left( 4 \right)\left( 5 \right) = 10\sqrt 3 \)cm/s thì vật m sẽ trượt trên vật M, lực ma sát giữa hai vật là lực ma sát trượt.

    Giai đoạn 2: Vật m trượt trên M, M dao động điều hòa chịu thêm tác dụng của ma sát.

    • \(\omega  = \sqrt {\frac{k}{M}}  = \sqrt {\frac{{\left( {4,8} \right)}}{{\left( {0,2} \right)}}}  = 2\sqrt 6 \)rad/s → \({T_2} = \frac{\pi }{{\sqrt 6 }}\).
    • vị trí cân bằng mới  cách vị trí lò xo không biến dạng một đoạn

    \(\Delta {l_0} = \frac{{{F_{ms}}}}{k} = \frac{{\mu mg}}{k} = \frac{{\left( {0,04} \right).\left( {0,1} \right).\left( {10} \right)}}{{\left( {4,8} \right)}} = \frac{5}{6}\)cm.

    • \(A' = \sqrt {{{x'}^2} + \left( {\frac{v}{\omega }} \right)}  = \sqrt {{{\left( {2,5 - \frac{5}{6}} \right)}^2} + {{\left( {\frac{{10\sqrt 3 }}{{2\sqrt 6 }}} \right)}^2}}  = \frac{{5\sqrt {22} }}{6}\)cm.

    →  dừng lại lần đầu khi đến biên. Tổng thời gian chuyển động gồm:

    \(t = \frac{{{T_1}}}{{12}} + \frac{{\arccos \left( {\frac{{x'}}{{A'}}} \right)}}{{{{360}^0}}}{T_2} = \frac{1}{{12}}\left( {\frac{\pi }{2}} \right) + \frac{{\left( {{{64,76}^0}} \right)}}{{{{360}^0}}}\left( {\frac{\pi }{{\sqrt 6 }}} \right) \approx 0,362\)s

    Hãy trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án và lời giải

Câu hỏi này thuộc đề thi trắc nghiệm dưới đây, bấm vào Bắt đầu thi để làm toàn bài

ADSENSE/
QUẢNG CÁO
 

 

CÂU HỎI KHÁC

NONE
OFF