5 ví dụ về câu hỏi về thế năng đàn hồi của lò xo
1. Một lò xo được gắn một tải trọng 2 kg và treo thẳng đứng trên một giá đỡ. Nếu lò xo dài ra 4 cm, thì sự thay đổi... năng lượng tiềm năng Lực đàn hồi của lò xo là… g = 10 m/s2
Cuộc thảo luận
Người ta biết rằng :
Khối lượng hàng hóa (m) = 2 kg
Gia tốc trọng trường (g) = 10 m/s2
Trọng lượng tải (w) = mg = (2)(10) = 20 Newton
Độ tăng chiều dài của lò xo (x) = 4 cm = 0,04 mét
Yêu cầu : Thế năng đàn hồi của lò xo
Jawab :
Công thức Định luật Hooke F = kx, trong đó F = lực, k = hằng số lò xo và x = độ tăng chiều dài lò xo. Nếu áp dụng vào bài toán này thì công thức định luật Hooke được thay đổi thành w = kx, trong đó w = trọng lựcĐể tính hằng số lò xo, ta thay công thức định luật Hooke thành k = w / x. Vậy hằng số lò xo là k = w / x = 20 / 0,04 = 500 Newton/mét.
Sự thay đổi thế năng đàn hồi của lò xo là:
EP = ½ kx2 = ½ (500)(0,04)2 = (250)(0,0016) = 0,4 Jun
Sự thay đổi thế năng đàn hồi của lò xo cũng có thể được tính toán bằng một công thức duy nhất:
EP = ½ kx2 = ½ (w / x) x2 = ½ wx = ½ mgx
Mô tả: w = lực trọng lượng của vật tải, m = khối lượng của vật tải, x = độ thay đổi chiều dài của lò xo.
EP = ½ (2)(10)(0,04) = (10)(0,04) = 0,4 Jun.
2. Để kéo giãn một lò xo 10 cm, cần một lực 50 N. Năng lượng thế đàn hồi cần thiết để kéo giãn lò xo 12 cm là…
Cuộc thảo luận
Người ta biết rằng :
Độ tăng chiều dài của lò xo (x) = 10 cm = 0,1 mét
Lực (F) = 50 Newton
Yêu cầu : Năng lượng tiềm tàng đàn hồi của lò xo để kéo giãn lò xo đến 12 cm hoặc 0,12 mét.
Jawab :
Hằng số lò xo là:
k = F / x = 50 / 0,1 = 500 Newton/mét
Lò xo được sử dụng là giống nhau, do đó hằng số lò xo thu được trong phép tính trước đó được sử dụng để tính năng lượng tiềm năng đàn hồi của lò xo khi kéo giãn lò xo thêm 0,12 mét.
EP = ½ kx2 = ½ (500)(0,12)2 = (250)(0,0144) = 3,6 Jun.
3. Đồ thị dưới đây thể hiện mối quan hệ giữa lực (F) và sự tăng chiều dài của lò xo (x). Nếu lò xo bị biến dạng 10 cm, thì thế năng đàn hồi của lò xo là…
Cuộc thảo luận
Người ta biết rằng :
Lực (F) = 5 Newton
Độ tăng chiều dài của lò xo (x) = 2 cm = 0,02 mét
Yêu cầu : Thế năng của lò xo khi lò xo bị biến dạng 10 cm hoặc 0,1 mét.
Jawab :
Hằng số lò xo:
k = F / x = 5 / 0,02 = 250 Newton/mét
Thế năng của lò xo khi lò xo bị biến dạng 0,1 mét:
EP = ½ kx2 = ½ (250)(0,1)2 = (125)(0,01) = 1,25 Jun.
Năng lượng tiềm năng đàn hồi
4. Một lò xo được gắn một tải trọng 2 kg như hình vẽ bên dưới. Nếu lò xo tăng chiều dài thêm 5 cm và gia tốc trọng trường Trái đất 10 ms-2Khi đó, thế năng đàn hồi của lò xo là...
A. 4,0 J
B. 3,0 J
C. 2,5 J
D. 1,0 J
E. 0,5 J
Cuộc thảo luận
Người ta biết rằng :
Độ tăng chiều dài (Δx) = 5 cm = 0,05 mét
Gia tốc trọng trường (g) = 10 m/s2
Khối lượng hàng hóa (m) = 2 kg
Trọng lượng tải (w) = mg = (2)(10) = 20 Newton
Yêu cầu Năng lượng tiềm tàng của cao su?
Jawab :
Đầu tiên, hãy tính hằng số đàn hồi của lò xo bằng công thức định luật Hooke:
k = w / Δx = 20 / 0,05 = 400 N/m
Thế năng đàn hồi của lò xo là:
EP = ½ k Δx2 = ½ (400)(0,05)2 = (200)(0,0025)
EP = 0,5 Joule
Đáp án đúng là E.
5. Để kéo giãn một lò xo 5 cm, cần một lực 20 N. Thế năng của lò xo khi nó giãn ra 10 cm là…
A. 2 Joule
B. 4 Joule
C. 20 Joule
D. 50 Jun
E. 100 Joule
Cuộc thảo luận
Người ta biết rằng :
Độ tăng chiều dài (Δx) = 5 cm = 0,05 mét
Lực (F) = 20 Newton
Yêu cầu Độ giãn dài của lò xo khi lò xo giãn ra 10 cm là bao nhiêu?
Jawab :
Hằng số lò xo:
k = F / Δx = 20 / 0,05 = 400 N/m
Thế năng của lò xo khi Δx = 10 cm = 0,1 mét:
EP = ½ k Δx2 = ½ (400)(0,1)2 = (200)(0,01)
EP = 2 Joule
Đáp án đúng là A.
