Lò xo là các vật thể đàn hồi được sử dụng trong các hệ thống cơ học. Lò xo được phân thành hai loại: biến dạng theo ý muốn & có lực đàn hồi theo ý muốn. Các lò xo thường có một vị trí cân bằng khi "nghỉ", nhưng cũng có lò xo có nhiều vị trí nghỉ. Lò xo lý thường chuyển hóa toàn bộ công năng của ngoại lực khi tác động thành thế năng đàn hồi, và giải phóng toàn bộ thế năng này trở lại thành công cơ học khi không có ngoại lực. Thực tế, không có lò xo như vậy. Lò xo thực tế luôn tiêu hao một phần công năng ngoại lực thành nhiệt năng hay năng lượng khác không phục hồi được. Show
Từ "lò xo" trong tiếng Việt được phiên âm từ Le Ressort trong tiếng Pháp. Lò xo dịch sang tên tiếng Anh là Spring VẬT LIỆU ĐỂ LÀM LÒ XO LÀ GÌ? Các loại lò xo thường được làm từ dây thép lò xo, thép đàn hồi là hợp kim dựa trên sắt, với một lượng nhỏ carbon (khoảng 0,6-0,7%), silic (0,2-0,8%), mangan (0,6-1%), và crom (0,5-0,8%). Các thành phần chính xác của một lò xo phụ thuộc vào các thuộc tính bạn muốn nó có, và các yếu tố khác như sức tải nó sẽ phải chịu được, như vòng lực sẽ trải qua, nhiệt độ nó phải hoạt động, hay nó cần chịu được nhiệt hoặc ăn mòn, làm thế nào cũng cần phải dẫn điện, làm thế nào để hình thành trong quá trình sản xuất ban đầu.  Hình ảnh dây thép lò xo đàn hồi Vạn Đạt Nói chung, lò xo được làm từ thép với một hàm lượng carbon cao (có nghĩa là nhiều carbon hơn trong các loại thép). Chúng thường trải qua một số hình thức xử lý nhiệt, chẳng hạn như ủ, để đảm bảo độ bền và có thể chịu được sức tải và nói cách khác là bạn có thể kéo dài hoặc ép lò xo nhiều lần mà chúng không bị đứt gãy. LIÊN HỆ LỰC ĐÀN HỒI THEO BIẾN DẠNG LÒ XO Đa số lò xo tuân theo liên hệ tuyến tính giữa lực đàn hồi và biến dạng (định luật Hooke). Hệ số đàn hồi, hay độ cứng, của lò xo được định nghĩa là hằng số k: Với F hay T là lực (với lò xo kéo/nén) hay mômen lực (với lò xo quay); x là độ co giãn hay góc quay. Nghịch đảo độ cứng, 1/k, là độ dẻo. Lực của lò xo luôn ngược hướng với chiều biến dạng. Tức là lực lò xo luôn có xu hướng làm vật trở về trạng thái không biến dạng. Do dó, lực lò xo còn gọi là lực hồi phục, giúp vật trở lại vị trí cân bằng, luôn hướng về vị trí cân bằng. Có thể thể hiện hướng của lực lò xo: F = -kx với x là độ rời khỏi vị trí cân bằng, k là hệ số đàn hồi hay độ cứng của lò xo. Thực tế nhiều ứng dụng đòi hỏi các lò xo có liên hệ giữa lực và biến dạng không tuyến tính. III - PHÂN LOẠI LÒ XO Phân loại lò xo khác với phân loại thép lò xo, sau đây xin giới thiệu với các bạn cách phân loại lò xo theo các tiêu chí khác nhau. Con lắc lò xo là lý thuyết quan trọng trong chương trình Vật Lý lớp 12. Hôm nay, Marathon Education sẽ chia sẻ đến các em những kiến thức về con lắc lò xo. Bài viết này sẽ giúp các em hệ thống lại những lý thuyết quan trọng về cấu tạo, phương trình giao động và cách giải một số bài tập liên quan đến chủ đề này. \>>> Xem thêm: Dao Động Điều Hòa Là Gì? Lý Thuyết Và Bài Tập Dao Động Điều Hòa Lý 12 Cấu tạo của con lắc lò xoCấu tạo con lắc lò xo là một hệ bao gồm một lò xo nhẹ có độ cứng K gắn với một quả cầu kim loại có khối lượng m, đầu còn lại của lò xo được giữ cố định. Con lắc lò xo có 3 dạng chính gồm con lắc lò xo nằm ngang, con lắc lò xo treo thẳng đứng và con lắc lò xo nằm nghiêng. Trong chương trình Lý 12 cơ bản, các em sẽ chỉ học về khảo sát chuyển động của con lắc lò xo nằm ngang. \>>> Xem thêm: Con Lắc Đơn – Lý Thuyết, Công Thức Và Bài Tập Minh Họa Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực họcXét vật ở li độ x, lò xo giãn một đoạn △l = x, lực đàn hồi của lò xo F= – k△l. Phương trình dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học là: F=ma=-kx \text{ hay }a=\frac{k}{m}x Trong đó:
Dấu (-) trong công thức thể hiện rằng lực F luôn hướng về vị trí cân bằng. \text{Ta có: }\omega^2=\frac{k}{m} \Rightarrow a+\omega^2x=0 Dao động của con lắc lò xo là dao động điều hòa: \begin{aligned} &\bull\text{Tần số góc: }\omega=\sqrt{\frac{k}{m}}\ &\bull\text{Chu kì: }T=2\pi\sqrt{\frac{k}{m}} \end{aligned} Lực luôn hướng về vị trí cân bằng gọi là lực kéo về. Nó có độ lớn tỉ lệ với li độ và là lực gây ra gia tốc cho vật dao động điều hòa. Ngoài ra, các em có thể tham khảo bảng công thức về con lắc lò xo dưới đây và áp dụng để giải các bài tập: \>>> Xem thêm: Lý Thuyết Lý 10: Sự Rơi Tự Do Và Cách Giải Bài Tập Sự Rơi Tự Do Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt năng lượngCông thức tính động năng của con lắc lò xo với A là biên độ dao động: W_đ = \frac12mv^2 (J) = \frac12KA^2 - \frac14 KA^2 cos (2ωt + 2φ) Công thức tính động năng cực đại (tại vị trí vận tốc đạt cực đại): W_{đ{max}} = \frac12mv{max}^2 Công thức tính thế năng của con lắc lò xo: W_t = \frac12kx^2 (J) = \frac12KA^2 + \frac14 KA^2 cos (2ωt + 2φ) Công thức tính thế năng cực đại của con lắc lò xo: W_{t_{max}} = \frac12mx_{max}^2 = \frac12KA^2 Về cơ năng của con lắc lò xo, sự bảo toàn cơ năng thể hiện như sau:
W = \frac12mv^2 + \frac12kx^2 (J)
W = \frac12kA^2 = \frac12 mω^2A^2 = const
\begin{aligned} &\small\circ \text{Nếu tại }t_1 \text{ta có }x_1, v_1 \text{ và tại }t_2 \text{ ta có }x_2, v_2. \text{Ta có thể tính được:}\begin{cases}ω=\sqrt{\frac{v_2^2-v_1^2}{x_2^2-x_1^2}}\A=\sqrt{x_1^2+\frac{v_1^2}{ω^2}}\end{cases}\ &\small\circ \text{Nếu cho k, m và W, ta có thể tính được: }\begin{cases}v_{max}=\sqrt{\frac{2E}{m}}\ a_{max}=v_{max}.ω=\frac{v_{max}^2}{A}\end{cases} \end{aligned} Lưu ý:
\text{Ta có: }\omega^2=\frac{k}{m} \Rightarrow a+\omega^2x=0 0 \text{Ta có: }\omega^2=\frac{k}{m} \Rightarrow a+\omega^2x=0 1
\text{Ta có: }\omega^2=\frac{k}{m} \Rightarrow a+\omega^2x=0 2 Bài tập minh họaBài tập 1: Một con lắc lò xo có khối lượng không đáng kể, độ cứng là k, lò xo treo thẳng đứng, bên dưới treo vật nặng có khối lượng m. Ta thấy ở vị trí cân bằng lò xo giãn ra một đoạn 16cm. kích thích cho vật dao động điều hòa. Xác định tần số của con lắc lò xo. Cho g = π2 (m/s2) Lời giải: \text{Ta có: }\omega^2=\frac{k}{m} \Rightarrow a+\omega^2x=0 3 Bài tập 2: Một lò xo có độ cứng là k. Khi gắn vật m1 vào lò xo và cho dao động thì chu kì dao động là 0,3s. Khi gắn vật có khối lượng m2 vào lò xo trên và kích thích cho dao động thì nó dao động với chu kì là 0,4s. Hỏi nếu khi gắn vật có khối lượng m = 2m1 + 3m2 thì nó dao động với chu kỳ là bao nhiêu? Lời giải: \text{Ta có: }\omega^2=\frac{k}{m} \Rightarrow a+\omega^2x=0 4 Tham khảo ngay các khoá học online của Marathon Education Với những lý thuyết về con lắc lò xo và một số bài tập vận dụng mà Marathon Education vừa chia sẻ, mong rằng các em sẽ nắm vững kiến thức này. Để học trực tuyến online thêm nhiều kiến thức Toán – Lý – Hóa – Văn bổ ích khác, các em hãy thường xuyên theo dõi website của Marathon. Chúc các em học tập tốt và luôn đạt điểm cao! Một con lắc lò xo là gì?Con lắc lò xo là một hệ gồm một vật nặng kích thước nhỏ có khối lượng m gắn vào một đầu của lò xo, có độ cứng k, đầu còn lại của lò xo được gắn hoặc treo vào một điểm cố định. Có thể bố trí cho con lắc lò xo dao động theo phương ngang, theo phương thẳng đứng hoặc theo phương của một dốc nghiêng. Phí của lò xo là gì?Lò xo là một thiết bị cơ học có khả năng đàn hồi, chịu lực tải trọng và có khả năng phục hồi như ban đầu khi tải trọng được dỡ bỏ. Lò xo còn có khả năng lưu trữ năng lượng. Độ biến dạng của lò xo là gì?Độ biến dạng của lò xo là hiệu giữa chiều dài khi biến dạng và chiều dài tự nhiên của lò xo. Khi lò xo bị biến dạng thì lực đàn hồi của lò xo xuất hiện và có tác dụng gì với lò xo?Lực đàn hồi xuất hiện khi lò xo bị biến dạng (nén hoặc dãn). Lực đàn hồi tác dụng vào vật tiếp xúc với lò xo làm cho nó biến dạng. |
