Công thức lực kéo về của vật khối lượng m dao động điều hòa tần số f

Trước tiên, ta tìm hiểu xem lực kéo về của vật dao động điều hòa là gì đã nhé.

Lực kéo về là gì?

"Lực kéo về" của một vật dao động điều hòa là lực hướng về vị trí cân bằng của vật khi nó dao động. Trong một dao động điều hòa, vật nặng khối lượng m di chuyển qua lại quanh vị trí cân bằng theo một đường cong (với con lắc đơn) theo một đường thẳng (với con lắc lò xo), và "lực kéo về" là lực làm cho vật di chuyển về vị trí cân bằng trong quá trình dao động.

Công thức lực kéo về của con lắc đơn dao động điều hòa

Lực kéo về khi con lắc đơn dao động điều hòa (Pt), còn được gọi là lực hồi phục hoặc lực phục hồi, là một lực xuất hiện khi vật nặng của con lắc dịch chuyển ra khỏi vị trí cân bằng và có phương tiếp tuyến với quỹ đạo cong, có chiều hướng về vị trí cân bằng của nó.

Công thức tính lực kéo về của con lắc đơn là:

Các đại lượng trong công thức trên xem hình minh họa nhé.

Công thức tính lực kéo về của con lắc đơn

Như vậy bạn đã biết được Lực kéo về con lắc đơn là gì rồi phải không? Bây giờ ta sẽ tìm hiểu đến con lắc khác, trong dao động điều hòa: con lắc lò xo.

Công thức lực kéo về của con lắc lò xo dao động điều hòa

Theo định luật Hooke, lực kéo về của con lắc lò xo có độ cứng k tỉ lệ thuận với độ lệch của vật so với vị trí cân bằng (li độ x). Tức là, nếu bạn kéo một vật ra khỏi vị trí cân bằng, lực kéo về sẽ làm vật trở về vị trí cân bằng. Điều này có thể được mô tả bằng công thức:

Riêng dấu “-” trong công thức trên chứng tỏ lực kéo về ngược chiều với chiều làm tăng chiều dài của con lắc lò xo so với chiều dài tự nhiên của nó.

Lưu ý: Khi vật ở vị trí cân bằng (x=0), lực kéo về sẽ bằng 0. Khi vật được kéo ra xa hơn khỏi vị trí cân bằng (x>0), lực kéo về sẽ hướng vào vị trí cân bằng (nghĩa là hướng vào trong), và ngược lại.

Ví dụ minh họa về Công thức lực kéo về của vật khối lượng m dao động điều hòa với tần số f

Để hiểu rõ hơn về cách dùng công thức tính lực kéo về, ta xét ví dụ trong đề thi thử Vật lí năm 2024 dưới đây.

Một vật nhỏ có khối lượng m dao động điều hòa với tần số f. Khi vật đi qua vị trí có li độ x thì lực kéo về tác dụng lên vật được xác định bằng biểu thức nào dưới đây?

Xây dựng Công thức lực kéo về của vật khối lượng m dao động điều hòa với tần số f

Ta đã biết, Lực kéo về tính bằng công thức: F = -k.x

mà

Chọn đáp án B nhé bạn. 

Chúc bạn thành công khi vận dụng công thức lực kéo về trong dao động cơ học!

Mời bạn đặt câu hỏi trên Blog Kiến thức Vật lí: Blog Kiến thức Vật lí VL002