Năng lượng trong Dao động Điều hòa của Hệ Quả cầu Lò xo

Mô tả sản phẩm

Năng lượng trong dao động điều hòa của hệ quả cầu lò xo được bảo toàn và chuyển hóa liên tục giữa thế năng đàn hồi của lò xo và động năng của quả cầu. Tổng năng lượng luôn không đổi nếu bỏ qua ma sát và lực cản môi trường.

Thế năng đàn hồi của lò xo

Công thức tính thế năng đàn hồi

Thế năng đàn hồi của lò xo (W_t) được tính theo công thức: W_t = 1/2kx², trong đó k là độ cứng của lò xo (N/m) và x là độ biến dạng của lò xo so với vị trí cân bằng (m).

Biến thiên thế năng đàn hồi

Khi quả cầu dao động, độ biến dạng của lò xo thay đổi liên tục, dẫn đến sự biến thiên của thế năng đàn hồi. Thế năng đàn hồi cực đại tại biên độ (x = A), lúc này động năng bằng 0. Thế năng đàn hồi bằng 0 tại vị trí cân bằng (x = 0), lúc này động năng cực đại.

Động năng của quả cầu

Công thức tính động năng

Động năng của quả cầu (W_đ) được tính theo công thức: W_đ = 1/2mv², trong đó m là khối lượng của quả cầu (kg) và v là vận tốc của quả cầu (m/s).

Biến thiên động năng

Động năng của quả cầu cũng biến thiên liên tục trong quá trình dao động. Động năng cực đại tại vị trí cân bằng (v = v_max), lúc này thế năng đàn hồi bằng 0. Động năng bằng 0 tại biên độ (v = 0), lúc này thế năng đàn hồi cực đại.

Tổng năng lượng của hệ

Bảo toàn năng lượng

Trong dao động điều hòa không có ma sát, tổng năng lượng cơ học (E) của hệ được bảo toàn và bằng tổng thế năng đàn hồi và động năng: E = W_t + W_đ = 1/2kA² = 1/2mv_max², trong đó A là biên độ dao động.

Ứng dụng

Hiểu rõ về năng lượng trong dao động điều hòa của hệ quả cầu lò xo rất quan trọng trong nhiều ứng dụng kỹ thuật, như thiết kế hệ thống giảm chấn, đồng hồ cơ học, và nhiều thiết bị khác.

Sản phẩm liên quan: tác dụng dòng điện

Sản phẩm hữu ích: ví dụ thế năng đàn hồi

Sản phẩm hữu ích: mô hình trang trí bể cá

Sản phẩm hữu ích: chim màu đen bay vào nhà