Vì sao cùng một lò xo nhưng kéo theo phương ngang và treo thẳng đứng có thể có vị trí cân bằng khác nhau?

Giải thích nguyên lý

Độ cứng là đặc trưng của lò xo trong cùng điều kiện, nhưng vị trí cân bằng còn phụ thuộc lực khác theo trục lò xo. Treo đứng, trọng lực tải được cân bằng bằng lực đàn hồi nên lò xo dãn sẵn. Trên bàn ngang nhẵn, trọng lực không kéo dọc trục ngang.

Ví dụ tính từng bước

Lò xo k = 50 N/m nối vật 0,2 kg, g = 10 m/s². Khi treo đứng và cân bằng, dãn mg/k = 0,04 m. Đặt nằm ngang trên bàn nhẵn, không lực ngang khác, cân bằng ở độ biến dạng 0.

Điểm dễ hiểu sai

Không kết luận k giảm hoặc tăng chỉ vì chiều dài cân bằng đổi. Phải trừ đúng chiều dài tự nhiên để tính biến dạng.

Tự kiểm tra

Nếu tải treo thành 0,4 kg thì độ dãn cân bằng 0,08 m, với cùng k giả định.

Điều kiện áp dụng

Lò xo nhẹ, không võng ngang đáng kể và còn tuyến tính; chưa xét dao động, không dùng trạng thái đang chuyển động để gán F = mg.

Đọc hình minh họa

Cùng lò xo treo đứng dãn 4 cm dưới tải 0,20 kg, hoặc đặt ngang nối vật trên bàn nhẵn không dãn; mặt bàn đỡ vật ngang được vẽ rõ. Hình minh họa định tính; các đại lượng đọc theo nhãn, riêng đồ thị theo đơn vị và mốc trục.

Học tiếp

Định luật Hooke có hiệu lực đến đâu Giới hạn đàn hồi của lò xo quan trọng vì sao