Bài 4.39 trang 51 Sách bài tập Vật lí 10 Nâng cao

Một loại đồ chơi được thiết kế như  sau : trong hộp kín có một đầu búp bê gắn trên một lò xo đã bị nén. Khi mở nắp hộp, lò xo bị dãn và đầu búp bê bất ngờ bật lên theo phương thẳng đứng ( làm người mở giật mình ).Giả sử ban đầu lò xo bị nén một đoạn l=8cm, hệ số cứng của lò xo là k=80N/m và khối lượng của đầu búp bê m=50 g. Tìm động năng của đầu búp bê khi lò xo trơ lại trạng thái hết biến dạng. Bỏ qua khối lượng lò xo.

Giải:

Cơ năng toàn phần của hệ lò xo- đầu búp bê bảo toàn vì hệ chỉ chịu tác dụng của các lực thế là trọng lực và lực đàn hồi.

Chọn mức không của thế năng trọng trường tại vị trí ban đầu của lò xo bị nén. Khi lò xo đã dãn hết và trở lại trạng thái không biến dạng, thế năng đàn hồi của lò xo chuyển hoàn toàn thành động năng và thế năng trọng trường của đầu búp bê. Ta có đẳng thức :

\(\eqalign{  & {{k{l^2}} \over 2} = {{m{v^2}} \over 2} + mgl  \cr  & {W_d} = {{m{v^2}} \over 2} = {{k{l^2}} \over 2} - mgl \cr} \)

Thay số : \({{\rm{W}}_d} = {{80.{{({{8.10}^{ - 2}})}^2}} \over 2} - 0,05.9,{8.8.10^{ - 2}}\)\(\, \approx 0,22J.\)

Sachbaitap.com