Chọn trục Ox như hình vẽ, gốc O trùng vị trí ban đầu của vật. Xét thời điểm t, vật có li độ x; khi đó đầu lò xo đi được một đoạn: u.t
Phương trình vi phân mô tả chuyển động của m là:
$ mx’’=k(ut - x) - kxmx’’=kut - 2kx $(*)
Đặt $ A= kut - 2kx $(1)
$A’= ku - 2kx’ ; A’’= - 2kx’’$; Thế vào (*) ta được $A’’+A = 0$
Phương trình này có nghiệm $A = A_0sin(ωt+φ)$ với $ω =\sqrt{\frac{2k}{m}}$
Tại thời điểm ban đầu:$ t = 0; x = 0; x’ = 0$
$A = A_0sinφ = 0; A’= ku – 0 = ωA_0cosφ$
Từ đó suy ra: $φ=0; A_0 = \frac{ku}{\omega}=ku\sqrt{\frac{m}{2k}}$
Thay vào (1) ta có: $kut - 2kx=ku\sqrt{\frac{m}{2k}}sin(\sqrt{\frac{2k}{m}}t)$
$=>x=\frac{ut}{2}-\frac{u}{2}\sqrt{\frac{m}{2k}}sin(\sqrt{\frac{2k}{m}}t)$ (2)
$x’=v=\frac{u}{2}-\frac{u}{2}cos(\sqrt{\frac{2k}{m}}t)$
Khi vật có vận tốc bằng u :
$x’ = v = u =>t=\pi \sqrt{\frac{m}{2k}}$
Nếu còn thắc mắc bạn đừng ngần ngại hỏi để được chúng mình giải đáp nhé
Bạn có thể xem thêm Ôn bài đêm khuya THPT hoặc Tổng hợp kiến thức các môn