Một con lắc lò xo gồm vật nặng khối lượng m và một lò xo nhẹ có độ cứng k đang dao động điều hòa quanh vị trí cân bằng O. Chọn mốc thế năng tại vị trí cân bằng. Biết rằng tốc độ của vật khi qua vị trí này là vo. Tại vị trí vật có vận tốc v thì thế năng W, của vật được xác định bằng biểu thức:
Lời giải chi tiết
Để giải quyết bài toán này, ta sử dụng công thức liên hệ giữa động năng, thế năng và cơ năng của con lắc lò xo.
Cơ năng toàn phần của con lắc được bảo toàn và được tính là:
\[ W = K + U = \frac{1}{2}mv_0^2. \]
Trong đó:
Khi vật ở vị trí có vận tốc \(v\), động năng sẽ là \(\frac{1}{2}mv^2\) và thế năng sẽ là \(\frac{1}{2}m(v_0^2 - v^2)\).
Vậy thế năng \( W_t \) của vật tại vị trí có vận tốc \( v \) là:
\[ U = \frac{1}{2}m(v_0^2 - v^2). \]
Do đó, đáp án đúng là D: \( {\rm{W}}t = \frac{1}{2}m(v_0^2 - {v^2}) \).
Chú ý khi giải
Khi giải bài tập dạng này cần lưu ý: