Một con lắc lò xo treo thẳng đứng, dao động điều hòa tại nơi có \(g = 10m/{s^2}\). Hình bên là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ lớn lực kéo về \({F_{kv}}\) tác dụng lên vật và độ lớn lực đàn hồi của lò xo theo thời gian. Biết \({t_2} - {t_1} = \frac{{7\pi }}{{120}}\) (s). Khi lò xo dãn 6,5 cm thì tốc độ của vật

Đáp án : B.

Đựa vào đồ thị ta có \[\frac{{{F_{{\rm{d}}hmax}}}}{{{F_{kvmax}}}} = \frac{{k(\Delta {l_0} + A)}}{{k.A}} = \frac{{\Delta {l_0} + A}}{A} = \frac{3}{2} \to A = 2\Delta {l_0}\](1)

Tại thời điểm t =t₁ thì F_đh = 0, vật ở vị trí lò xo không biến dạng. Lúc này x₁ = -Δl₀(2)

Tại thời điểm t₂ thì F_kv = 0, chứng tỏ vật ở VTCB lần thứ 2 kể từ t₁. Do đó ta có thời gian đi từ t₁ đến t₂ là t₂ – t₁ = \[{t_{ - \Delta {l_0} \to 0( - \frac{A}{2} \to 0)}} + {t_{0 \to A}} + {t_{A \to 0}} = \frac{T}{{12}} + \frac{T}{4} + \frac{T}{4} = \frac{{7T}}{{12}} = \frac{{7\pi }}{{120}} \to T = \frac{\pi }{{10}} \to \omega = 20\](rad/s).

Mặt khác ta có \[\omega = \sqrt {\frac{g}{{\Delta {l_0}}}} \to \Delta {l_0} = \frac{g}{{{\omega ^2}}} = \frac{{10}}{{{{20}^2}}} = 0,025\](m) = 2,5 cm. (3). Thay (3) vào (1) ta có A = 5 cm.

Khi lò xo dãn 6,5 cm. suy ra li độ lúc đó là: x = 6,5 -2,5 = 4 cm.

Vậy tốc độ của vật là v =\[\omega \sqrt {{A^2} - {x^2}} = 20\sqrt {{5^2} - {4^2}} = 60\](cm/s)