Các công thức về con lắc lò xo lớp 11 Chân trời sáng tạo?

Xét con lắc lò xo gồm một vật nặng khối lượng m gắn vào đầu một lò xo nhẹ có độ cứng k, đầu còn lại của lò xo được giữ cố định. Vật có thể chuyển động trên mặt sàn nằm ngang như hình sau, ma sát giữa mặt sàn và vật là không đáng kể. Kích thích cho vật dao động.

• Các lực tác dụng vào vật nặng gồm: Trọng lực , phản lực  và lực đàn hồi 

Theo định luật II Newton, ta có:

Chiếu lên phương chuyển động, ta có:

F = ma

Lực đàn hồi có giá trị F = –kx luôn ngược chiều với li độ của vật và hướng về vị trí cân bằng của vật.

Ta có: 

Kết hợp với:

a = ω²Acos(ωt + φ_o + π) = –ω²Acos(ωt + φ_o) =–ω²x

Ta suy ra: 

hay  chính là tần số góc của con lắc lò xo dao động điều hòa.

Chu kì dao động của con lắc lò xo: 

Tần số dao động của con lắc lò xo: 

Lực kéo về: F = –kx = –mω²x

Thế năng của con lắc lò xo: 

Động năng của con lắc lò xo: 

Cơ năng của con lắc lò xo:

* Lưu ý: Đối với hệ dao động tự do, tần số góc có một giá trị xác định, phụ thuộc vào các đặc tính của hệ