Bài 26. Thế năng

1. Xác định các đại lượng đặc trưng liên quan đến con lắc lò xo.
- Các công thức liên quan đến tần số góc:
+ 

+ 

+ 

- Chu kỳ dao động: 

- Tần số dao động: 

- Các công thức liên quan đến biên độ dao động:
+ x và v vuông pha nhau nên ta có hệ thức 
 

+ 

+ 

+ 

+ 

- Pha ban đầu 
: 
+ Lúc t = 0 

2. Dạng toán liên quan đến chiều dài của lò xo trong quá trình dao động.
- Gọi chiều dài tự nhiên của lò xo là l0.
a) Khi con lắc lò xo nằm ngang:
+ Lúc vật ở VTCB, lò xo không bị biến dạng, 
+ Chiều dài cực đại của lò xo: 

+ Chiều dài cực tiểu của lò xo: 

b) Khi con lắc lò xo bố trí thẳng đứng hoặc nằm nghiêng một góc 
 và treo ở dưới.
+ Độ biến dạng của lò xo khi vật ở VTCB: 

+ Chiều dài lò xo khi vật ở VTCB: 

+ Chiều dài ở li độ x: 

+ Chiều dài cực đại của lò xo: 

+ Chiều dài cực tiểu của lò xo: 

3. Lực đàn hồi và lực phục hồi (lực kéo về) của con lắc lò xo.
a) Lực đàn hồi:
- Mỗi lò xo có một chiều dài tự nhiên lo và có độ cứng k xác định.
- Khi lò xo bị nén hay bị giãn (gọi chung là bị biến dạng) thì ở mỗi đầu lò xo xuất hiện một lực đàn hồi.
- Lực đàn hồi có phương trùng với trục của lò xo, ngược hướng với biến dạng và có độ lớn tỉ lệ với độ biến dạng.
- Công thức tính độ lớn của lực đàn hồi: 
 trong đó 
.
+ Nếu l > lo thì lò xo bị giãn 

+ Nếu l < l0 thì lò xo bị nén 

* Nếu con lắc lò xo bố trí nằm ngang:
+ Tại VTCB x = 0, Fdhmin = 0.
+ Tại vị trí biên 

 * Nếu con lắc lò xo bố trí thẳng đứng:
+ Lực đàn hồi cực đại: 

+ Lực đàn hồi cực tiểu: 
  >> Nếu 
: Trong quá trình dao động, lò xo luôn giãn 

  >> Nếu 
: Trong quá trình dao động, lò xo ngoài giãn còn bị nén. Lúc vật qua vị trí lò xo có chiều dài tự nhiên 

b) Lực phục hồi:
- Lực phục hồi luôn hướng về vị trí cân bằng trong quá trình lò xo dao động.
- Công thức tính độ lớn của lực phục hồi: 

 4. Năng lượng của con lắc lò xo trong quá trình dao động.
- Động năng: 

- Thế năng: 

- Cơ năng: 

- Tuy cơ năng không đổi nhưng động năng và thế năng đều biến thiên với 
.
- Động năng và thế năng biến đổi qua lại cho nhau, khi động năng gấp n lần thế năng 
 ta có:

 Tương tự:  

- Lưu ý: 
, biểu thức này sẽ giúp tính nhanh động năng của vật khi vật qua li độ x.
5. Tính thời gian lò xo giãn, nén.
 - Đối với con lắc lò xo nằm ngang thì thời gian lò xo giãn bằng thời gian lò xo nén.
- Đối với con lắc bố trí thẳng đứng hoặc nằm nghiêng, lò xo được treo ở dưới.
+ Trường hợp 
: Trong quá trình dao động, lò xo chỉ bị giãn mà không có nén. Vì vật thời gian lo xo giãn = T, thời gian lò xo nén = 0.
+ Trường hợp 
: Lò xo bị nén khi vật có li độ nằm trong khoảng từ 
 đến 
 (chọn chiều dương hướng lên). Bài toán sẽ được chuyển thành tìm khoảng thời gian ngắn nhất vật đi từ vị trí có li độ x1 đến x2.
  >> Khoảng thời gian ngắn nhất vật đi từ vị trí có li độ 
 đến 
 là:

. Suy ra thời gian lò xo nén trong một chu kỳ là: 
.
  >> Khoảng thời gian lò xo giãn: 
.
* Ghi chú: Nếu các bạn chưa rõ phần này, các bạn nên tìm đọc cách tính khoảng thời gian ngắn nhất vật đi từ vị trí x1 đến x2 hoặc đón đọc bài viết lần sau của t, t sẽ giải thích rõ hơn.
6. Thay đổi khối lượng vật nặng và ảnh hưởng đến chu kỳ dao động.
- Khi gắn vật có khối lượng m1 thì con lắc có chu kỳ là T1.
- Khi gắn vật có khối lượng m2 thì con lắc có chu kỳ T2.
- Khi gắn vật có khối lượng 
 thì con lắc có chu kỳ là:


+ Tương tự với trường hợp 
: