Hai con lắc lò xo song song

Bài toán
Hai lò xo giống y hệt nhau, được song song với trục Ox (như hình vẽ). Gắn vào 2 vật $M$ được tích điện $-q$ và $m$ được tích điện $q$, vị trí cân bằng cùng nằm trên đường thẳng vuông góc với trục Ox tại O. Đặt vào điện trường đều nằm ngang E(V/m) có chiều hướng theo chiều lò xo giãn thì 2 vật dao động điều hòa với biên độ là A với chu kì là $T_{1}=1,5s$ và $T_{2}=1,2s$. Từ thời điểm 2 con lắc lò xo bắt đầu dao động đến khi hai lò xo có cùng độ dài lần thứ $3$ thì số lần mà khoảng cách giữa hình chiếu của 2 vật trên phương nằm ngang có độ dài $\Delta =2A$ là:
upload_2015-7-10_8-55-20.png

A. 27
B. 28
C. 29
D. 30
P/s: Nguồn Page Câu Lạc Bộ Yêu Vật Lý
 

Attachments

  • upload_2015-7-10_8-55-14.png
    upload_2015-7-10_8-55-14.png
    12.8 KB · Đọc: 154
Bài toán
Hai lò xo giống y hệt nhau, được song song với trục Ox (như hình vẽ). Gắn vào 2 vật $M$ được tích điện $q_{1}$ và $m$ được tích điện $q_{2}$, vị trí cân bằng cùng nằm trên đường thẳng vuông góc với trục Ox tại O. Đặt vào điện trường đều nằm ngang E(V/m) có chiều hướng theo chiều lò xo giãn thì 2 vật dao động điều hòa với biên độ là A với chu kì là $T_{1}=1,5s$ và $T_{2}=1,2s$. Từ thời điểm 2 con lắc lò xo bắt đầu dao động đến khi hai lò xo có cùng độ dài lần thứ $3$ thì số lần mà khoảng cách giữa hình chiếu của 2 vật trên phương nằm ngang có độ dài $\Delta =2A$ là:
upload_2015-7-10_8-55-20.png
A. 27
B. 28
C. 29
D. 30
P/s: Nguồn Page Câu Lạc Bộ Yêu Vật Lý
Lời giải
Mình xin nêu ra hướng giải.
Phương trình dao động của 2 vật là:
$$
\left\{\begin{matrix}
x_{1}=A\cos \left(\omega _{1}t+\pi \right)\\
x_{2}=A\cos \left(\omega _{2}t+\pi \right)
\end{matrix}\right.$$
Lò xo có độ dài bằng nhau khi $x_{1}=x_{2}$.
$$\cos \left(\omega _{1}+\pi \right)=\cos \left(\omega _{2}t+\pi \right)$$
$$
\Leftrightarrow
\left.\begin{matrix}
\omega _{1}t+\pi =\omega _{2}t+\pi +2k\pi \\
\omega _{1}t+\pi =-\omega _{2}t-\pi +2k\pi \end{matrix}\right|$$
$$
\Leftrightarrow
\left.\begin{matrix}
t=-6k\\
t=\dfrac{2k-2}{3}
\end{matrix}\right|$$
Vậy thời gian để 2 vật gặp nhau lần 3 là $t_{3}=\dfrac{2.4-2}{3}=2s$
Hết part 1...
 
Lời giải
Part 2:
Hai vật cách nhau $2A$ khi $\left | x_1-x_2 \right |=2A$
$$\Leftrightarrow \left | \cos \left(\omega _1t+\pi \right)-\cos \left(\omega _2+\pi \right) \right |=2$$
Dễ thấy có hai trường hợp:
TH1:
$$
\left\{\begin{matrix}
\cos \left(\omega _1t+\pi \right)=1\\
\cos \left(\omega _2t+\pi \right)=-1
\end{matrix}\right.$$
$$
\Leftrightarrow \left\{\begin{matrix}
\omega _1t+\pi =2k\pi \\
\omega _2t+\pi =\pi +2m\pi \end{matrix}\right.$$
$$
\Leftrightarrow \left\{\begin{matrix}
t=\dfrac{2k\pi -\pi }{\omega _1}\\
t=\dfrac{2m\pi }{\omega _2}
\end{matrix}\right.$$
$$\dfrac{2k\pi -\pi }{\omega _1}=\dfrac{2m\pi }{\omega _2}$$
$$8m=10k-5$$
Phương trình trên vô nghiệm vì vế trái chia hết cho 2 nhưng vế phải luôn lẻ.
TH2: $$
\left\{\begin{matrix}
\cos \left(\omega _1t+\pi \right)=-1\\
\cos \left(\omega _2t+\pi \right)=1
\end{matrix}\right.$$
Tương tự ta có $5k=2\left(2m-1\right)$
Giải phương trình trên ta có $k=2\left(2n+1\right)$
Vậy $t = 1,5.2.\left(2n+1\right)=3\left(2n+1\right)$
Do $0<t<2$ nên $\dfrac{-1}{2}<n<\dfrac{-1}{6}$
Vậy suy ra bài toán lại vô nghiệm.
Không biết mình giải có nhầm chỗ nào không, mong mọi người gốp ý
 
Last edited:

Quảng cáo

Back
Top