Câu hỏi: Hai con lắc lò xo thẳng đứng. Chiều dương hướng xuống, độ lớn của lực đàn hồi tác dụng lên mỗi con lắc có đồ thị phụ thuộc vào thời gian như hình vẽ. Cơ năng của con lắc (1) và (2) lần lượt là ${{W}_{1}}$ và ${{W}_{2}}$. Tỉ số $\dfrac{{{W}_{1}}}{{{W}_{2}}}$
A. 0,18.
B. 0,36.
C. 0,54.
D. 0,72.
Từ đồ thị, ta thu được $W=2J$ và ban đầu vật đang ở vị trí biên (động năng bằng 0)
Ta để ý rằng hai thời điểm $0,25$ $s$ và $0,75s$ ứng với hai vị trí động năng bằng thế năng $\Rightarrow x=\pm \dfrac{\sqrt{2}}{2}A\Rightarrow $ khoảng thời gian vật đi giữa hai vị trí này là $\dfrac{T}{8}=0,25\Rightarrow T=2s$
$\left\{ \begin{aligned}
& {{W}_{{{t}_{1}}}}=0,2J \\
& {{W}_{{{t}_{2}}}}=0,4J \\
\end{aligned} \right.\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& {{x}_{1}}=\pm \dfrac{A}{\sqrt{10}} \\
& {{x}_{2}}=\pm \dfrac{A}{\sqrt{5}} \\
\end{aligned} \right.$
Lực đàn hồi của con lắc bằng 0 tại vị trí $x=-\Delta {{\ell }_{0}}\Rightarrow \Delta {{\ell }_{01}}=2\Delta {{\ell }_{02}}=2$ đơn vị (ta chuẩn hóa bằng 2)
Dựa vào đồ thị ta cũng thu được $\left\{ \begin{aligned}
& {{A}_{1}}=3 \\
& {{A}_{2}}=5 \\
\end{aligned} \right.$
${{F}_{1\max }}=\dfrac{5}{3}{{F}_{2\max }}\Leftrightarrow {{k}_{1}}\left( \Delta {{\ell }_{01}}+{{A}_{1}} \right)=\dfrac{5}{3}{{k}_{2}}\left( \Delta {{\ell }_{02}}+{{A}_{2}} \right)\Leftrightarrow {{k}_{1}}\left( 2+3 \right)=\dfrac{5}{3}{{k}_{2}}\left( 1+5 \right)\Rightarrow \dfrac{{{k}_{1}}}{{{k}_{2}}}=2$
Ta có tỉ số $\dfrac{{{W}_{1}}}{{{W}_{2}}}=\dfrac{{{k}_{1}}}{{{k}_{2}}}{{\left( \dfrac{{{A}_{1}}}{{{A}_{2}}} \right)}^{2}}=2{{\left( \dfrac{3}{5} \right)}^{2}}=0,72$
A. 0,18.
B. 0,36.
C. 0,54.
D. 0,72.
Từ đồ thị, ta thu được $W=2J$ và ban đầu vật đang ở vị trí biên (động năng bằng 0)
Ta để ý rằng hai thời điểm $0,25$ $s$ và $0,75s$ ứng với hai vị trí động năng bằng thế năng $\Rightarrow x=\pm \dfrac{\sqrt{2}}{2}A\Rightarrow $ khoảng thời gian vật đi giữa hai vị trí này là $\dfrac{T}{8}=0,25\Rightarrow T=2s$
$\left\{ \begin{aligned}
& {{W}_{{{t}_{1}}}}=0,2J \\
& {{W}_{{{t}_{2}}}}=0,4J \\
\end{aligned} \right.\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& {{x}_{1}}=\pm \dfrac{A}{\sqrt{10}} \\
& {{x}_{2}}=\pm \dfrac{A}{\sqrt{5}} \\
\end{aligned} \right.$
Lực đàn hồi của con lắc bằng 0 tại vị trí $x=-\Delta {{\ell }_{0}}\Rightarrow \Delta {{\ell }_{01}}=2\Delta {{\ell }_{02}}=2$ đơn vị (ta chuẩn hóa bằng 2)
Dựa vào đồ thị ta cũng thu được $\left\{ \begin{aligned}
& {{A}_{1}}=3 \\
& {{A}_{2}}=5 \\
\end{aligned} \right.$
${{F}_{1\max }}=\dfrac{5}{3}{{F}_{2\max }}\Leftrightarrow {{k}_{1}}\left( \Delta {{\ell }_{01}}+{{A}_{1}} \right)=\dfrac{5}{3}{{k}_{2}}\left( \Delta {{\ell }_{02}}+{{A}_{2}} \right)\Leftrightarrow {{k}_{1}}\left( 2+3 \right)=\dfrac{5}{3}{{k}_{2}}\left( 1+5 \right)\Rightarrow \dfrac{{{k}_{1}}}{{{k}_{2}}}=2$
Ta có tỉ số $\dfrac{{{W}_{1}}}{{{W}_{2}}}=\dfrac{{{k}_{1}}}{{{k}_{2}}}{{\left( \dfrac{{{A}_{1}}}{{{A}_{2}}} \right)}^{2}}=2{{\left( \dfrac{3}{5} \right)}^{2}}=0,72$
Đáp án D.