Diễn Đàn Vật Lý | Thư Viện Vật Lý

Cho con lắc lò xo và con lắc đơn đang dao động trong thang máy. Nhận xét và giải thích về sự thay đổi biên độ dao động của 2 con lắc tại thời điểm t thang máy đột ngột chuyển động?
vấn đề này đã có trong diễn đàn. Nhưng sự thống nhất các ý kiến thì còn nhiều tranh cãi. vậy khi gặp bài toán này ta giải quyết như thế nào? Xin các thầy cô cho ý kiến

Theo Lâm Nguyễn cho khoảng vài bài cụ thể đi. Nói như thế không thể nói được đâu.

Giả sử bài này luôn
Cho con lắc lò xo và con lắc đơn đang dao động trong thang máy. Nhận xét và giải thích về sự thay đổi biên độ dao động của 2 con lắc tại thời điểm t thang máy đột ngột chuyển động đi lên hoặc xuống

Ví dụ cụ thể : Trong thang máy có treo một con lắc lò xo có độ cứng k = 25N/m, vật nặng có khối lượng 400g.Khi thang máy đứng yên ta cho con lắc dao động điều hoà , chiều dài con lắc lò xo thay đổi từ 32cm đến 48 cm. Sau đó thang máy đi lên với gia tốc a = g/5.Tìm chiều dài cực đại của lò xo trong quá trình thang máy đi lên. Lấy [tex]g=\pi ^{2}=10m/s^{2}[/tex]
Khi thang máy đứng yên độ dãn của lò xo khi vật ở VTCB : [tex]\Delta l_{1} = \frac{mg}{k} = 16cm[/tex]

Khi thang máy chuyển động độ dãn của lò xo khi vật ở VTCB : [tex]\Delta l_{2} = \frac{mg'}{k} = 19,2cm[/tex]

Nếu thang máy di chuyển vào thời điểm vật ở VT biên dưới ( tốc độ của vật lúc này bằng không ) cách VTCB cũ 8cm - Nghĩa là cách VTCB mới 4,8 cm , biên độ dao động mới được tính bởi :
[tex]A' = \sqrt{x_{0}^{2}+v_{0}^{2}} = \left|x_{0} \right| = 4,8cm[/tex]
 Ngulau có thể thử trương hợp : Nếu thang máy di chuyển vào thời điểm vật ở VT biên trên thì kết quả sẽ khác

 Lâm Nguyễn triển khai bài toán của thầy Dương trong trường hợp khi con lắc lò xo ở vị trí cao nhất, thì thang máy chuyển động đi lên.

Khi thang máy bắt đầu chuyển động thì vật m cách vị trí cân bằng một khoảng ( vị trí cân bằng mới của con lắc lò xo.)
[tex]x^{'}=A+\Delta l-\Delta l^{'}=8+16-19,2=11,2 cm. vay: A^{'}=11,2cm[/tex]

Bây giờ: Ta lại triển khai bài toán trên, khi vật ở vị trí cân bằng thang máy chuyển động tính biên độ của con lắc lò khi thang máy chuyển động.
vvvvvvvvvvvvv

Như vậy là không thể có định luật bảo toàn năng lượng trong bài toán này phải không ạ?

Lâm Nguyễn có suy nghĩ như thế này thầy Đậu Nam Thành à. Mong ý kiến của các thầy cô khác.

Định luật bảo toàn năng lượng luôn đúng cho mọi hệ kín thầy ạ.

Chỗ này lên hiểu là cơ năng của con lắc lò xo không được bảo toàn.
Mà Biểu thức của định luật bảo toàn năng lượng là [tex]\Delta W=A_{ công của lực không thế}[/tex]

(Độ biến thiên cơ năng bằng công của lực không thế.)
Lực không thế ở đây là lực làm cho con lắc lò xo chuyển động đi lên nhanh dần đều đi lên.

 [-O<
Lâm Nguyễn lại triển khai bài toán trên thêm 1 ý: Mà thấy khó gỡ.
Nhờ các thầy cô giúp.

Tính cơ năng của con lắc lò xo khi thang máy đã chuyển động được 1 s.
Xét trong hệ quy chiếu quán tính và hệ quy chiếu phi quán tính.

Gởi 211 !
Khi thang máy chuyển từ trạng thái đứng yên sang trạng thái chuyển động có gia tốc thì trọng trường đã thay đổi ( từ chỉ có lực hấp dẫn đến tình trạng có thêm lực quán tính mà trong thuyết tương đối rộng nó tương đương với một trường hấp dẫn thêm vào ). Vậy thế năng đã bị thay đổi , còn động năng ngay vào thời điểm này trong hai HQC là như nhau . Vậy cơ năng của hệ con lắc lò xo trong hai thời điểm : Khi thang máy đứng yên và Khi thang máy chuyển động có gia tốc là không bằng nhau. Nhưng nếu ta xét cơ năng của hễ vào hai thời điểm trong cùng một giai đoạn Khi thang máy đứng yên ( hoặc Khi thang máy chuyển động có gia tốc ) thì sẽ có giá trị như nhau !

Giả sử xét trường hợp thang máy bắt đầu chuyển động khi vật m ở vị trí thấp nhất( lò xo có chiều dài lmax)
đi thầy Dương.

Chỗ này Lâm Nguyễn hơi băn khoăn thầy Dương ơi?
Vì khi thang máy đi lên, bản thân thế năng trọng trường của vật m sẽ thay đổi theo thời gian. Do đó cơ năng phải tăng lên chứ thầy.

Đã hiểu ý Lâm Nguyễn muốn nói gì rồi !
Trong lời giải trên tôi xét trong HQC gắn với thang máy !
Khi xét trong HQC gắn với đất thì cơ năng phải tăng nhưng vật không DĐĐH

[tex]x^{'}=A+\Delta l-\Delta l^{'}=8+16-19,2=11,2 cm. vay: A^{'}=11,2cm[/tex]? Đáp án sai rồi thầy ơi !
8 + 16 - 19,2 = 4,8 chứ !!!! hơn nữa em cũng ko hiểu cách thầy này làm, Trường hợp lò xo ở vị trí thấp nhất em còn hiểu nhưng đến phần này em đọc mà ko hiểu gì  cả, mong các thầy giải thick em với!

Khi thang máy bắt đầu chuyển động thì vật m cách vị trí cân bằng một khoảng ( vị trí cân bằng mới của con lắc lò xo.)
x^{'}=A-\Delta l+\Delta l^{'}=8-16+19,2=11,2 cm. vay: A^{'}=11,2cm