Giá trị ${{k}_{3}}$ có thể xấp xỉ bằng bao nhiêu

GS.Xoăn

Trần Văn Quân
Bài toán
Có 3 lò xo với độ dài bằng nhau nhưng độ cứng lần lượt là ${{k}_{1}},{{k}_{2}},{{k}_{3}}$ thỏa mãn ${{k}_{1}}:{{k}_{2}}:{{k}_{3}}=1:\sqrt{2}:k\left(k\ne 1\right)$. Người ta mắc 3 lò xo này với các vật nhỏ có cùng khối lượng m, rồi treo chúng vào các điểm treo theo phương thẳng đứng (giữ nguyên thứ tự đó) cách đều nhau thì vị trí cân bằng của các con lắc nằm trên một đường thẳng. Sau đó, người ta sử dụng kết hợp 2 trong 3 lò xo sao cho hệ 2 lò xo có độ dài không đổi nhưng độ cứng của hệ bằng tổng độ cứng hai lò xo thành phần rồi mắc vào các quả nặng trên thì được hai con lắc lò xo dao động theo phương thẳng đứng có vị trí cân bằng nằm trên đường thẳng vuông góc với phương dao động của chúng. Giá trị ${{k}_{3}}$ có thể xấp xỉ bằng bao nhiêu
A. 100 N/m
B. 142 N/m
C. 71 N/m
D. 241 N/m
PS: Nhân ngày đặc biệt :3
 
Bài toán
Có 3 lò xo với độ dài bằng nhau nhưng độ cứng lần lượt là ${{k}_{1}},{{k}_{2}},{{k}_{3}}$ thỏa mãn ${{k}_{1}}:{{k}_{2}}:{{k}_{3}}=1:\sqrt{2}:k\left(k\ne 1\right)$. Người ta mắc 3 lò xo này với các vật nhỏ có cùng khối lượng m, rồi treo chúng vào các điểm treo theo phương thẳng đứng (giữ nguyên thứ tự đó) cách đều nhau thì vị trí cân bằng của các con lắc nằm trên một đường thẳng.

Với giả thiết này, tôi tạm hiểu là vị trí điểm treo lò xo cùng nằm trên một đường thẳng được không ta!

Sau đó, người ta sử dụng kết hợp 2 trong 3 lò xo sao cho hệ 2 lò xo có độ dài không đổi nhưng độ cứng của hệ bằng tổng độ cứng hai lò xo thành phần

Cái này tôi hiểu là lấy hai trong ba lò xo ghép song song.

rồi mắc vào các quả nặng trên thì được hai con lắc lò xo dao động theo phương thẳng đứng có vị trí cân bằng nằm trên đường thẳng vuông góc với phương dao động của chúng.

Cái này thì tôi chưa hiểu là hai lò xo mới bây giờ là hai lò xo nào! Có phải là ghép lò xo 1 với lò xo hai được lò xo ghép 12 rồi cùng với lò xo 3 là hai lò xo đang nói mà có vị trí cân bằng cùng nằm trên một đường thẳng vuông góc với phương dao động không?
 
Với giả thiết này, tôi tạm hiểu là vị trí điểm treo lò xo cùng nằm trên một đường thẳng được không ta!



Cái này tôi hiểu là lấy hai trong ba lò xo ghép song song.



Cái này thì tôi chưa hiểu là hai lò xo mới bây giờ là hai lò xo nào! Có phải là ghép lò xo 1 với lò xo hai được lò xe ghép 12 rồi cùng với lò xo 3 là hai lò xo đang nói mà có vị trí cân bằng cùng nằm trên một đường thẳng vuông góc với phương dao động không?
Ý thứ nhất: đúng như vậy a
Ý thứ 2: là lấy hai lò xo ghép sóng song, nhưng trong chương trình THPT không đề cập đến ghép lò xo nên e phải nói ra như vậy
Ý thứ 3: 2 phải chia trường hợp ra a. Ý em là như vậy để tăng độ khó bài toán
 
Không mất tính tổng quát ta giả sử $k_1=1$ và $\Delta l_1=1$ (tham khảo phương pháp "Chuẩn hóa số liệu") ta có
gfjhkjhl.png

Gọi A, B, C và A', B', C' lần lượt là điểm treo lò xo và vị trí cân bằng của các con lắc 1,2,3.
Ta có:
hdfg.png

Vì $AB=BC$ nên ta có $$2\Delta l_2=\Delta l_1+\Delta l_3$$ $$\Leftrightarrow \dfrac{2}{\sqrt{2}}=1+\dfrac{1}{k}\quad \Leftrightarrow \quad k=1+\sqrt{2}\approx 2,41$$

Theo bảng chuẩn hóa trên thì có thể kiểm chứng chỉ có "hệ ghép hai lò xo 1-2" và "lò xo 3" là hai con lắc lò xo có vị trí cân bằng nằm trên một đường thẳng vuông góc với phương dao động.

Như vậy độ cứng $k_3$ có thể xấp xỉ bằng 241 N/m. Chọn phương án D.
 
Last edited:
Người ta mắc 3 lò xo này với các vật nhỏ có cùng khối lượng m, rồi treo chúng vào các điểm treo theo phương thẳng đứng (giữ nguyên thứ tự đó) cách đều nhau thì vị trí cân bằng của các con lắc nằm trên một đường thẳng
Gọi độ cứng của 3 cái lần lượt là $x;\sqrt{2}x;kx$
độ giãn $\Delta L_{1}=\dfrac{P}{x};\Delta L_{2}=\dfrac{P}{\sqrt{2}x};\Delta L_{3}=\dfrac{P}{kx}$.;$\Delta L_{2}$ là đường trung bình của hình thang suy ra $\Delta L_{2}=\dfrac{\Delta L_{1}+\Delta L_{3}}{2} \Rightarrow k=\dfrac{1}{\sqrt{2}-1}=\sqrt{2}+1$???
 
Gọi độ cứng của 3 cái lần lượt là $x;\sqrt{2}x;kx$
độ giãn $\Delta L_{1}=\dfrac{P}{x};\Delta L_{2}=\dfrac{P}{\sqrt{2}x};\Delta L_{3}=\dfrac{P}{kx}$.;$\Delta L_{2}$ là đường trung bình của hình thang suy ra $\Delta L_{2}=\dfrac{\Delta L_{1}+\Delta L_{3}}{2} \Rightarrow k=\dfrac{1}{\sqrt{2}-1}=\sqrt{2}+1$???
Ban đầu anh cũng ý tưởng theo đường trung bình :3
 
  • Like
Reactions: osp
Rõ ràng là vừa giải ra được $k= 1+\sqrt{2}\approx 2,41$. Tuy nhiên sử dụng thêm giải thiết dưới tôi vẫn chưa cho được kết quả cho $k_1$ hoặc $k_2$ nên chưa có giá trị cho $k_3$. Phải chăng thiếu giải thiết về một độ biến dạng nào đó. Ví dụ như thay
Sau đó, người ta sử dụng kết hợp 2 trong 3 lò xo sao cho hệ 2 lò xo có độ dài không đổi nhưng độ cứng của hệ bằng tổng độ cứng hai lò xo thành phần rồi mắc vào các quả nặng trên thì được hai con lắc lò xo dao động theo phương thẳng đứng có vị trí cân bằng nằm trên đường thẳng vuông góc với phương dao động của chúng.
Bằng: "Sau đó, người ta sử dụng kết hợp 2 trong 3 lò xo sao cho hệ 2 lò xo có độ dài không đổi nhưng độ cứng của hệ bằng tổng độ cứng hai lò xo thành phần rồi mắc vào các quả nặng trên thì được hai con lắc lò xo dao động theo phương thẳng đứng có vị trí cân bằng nằm trên đường thẳng vuông góc với phương dao động của chúng và cách vị trí lò xo không biến dạng một khoảng a (cm)"
 

Quảng cáo

Back
Top