Đáp án đúng: C
Phương pháp giải:
Từ đồ thị ta cần khai thác được những thông số về chu kì, tần số của hai dao động.
Hai con lắc giống hệt nhau → cùng chu kì, tần số và độ biến dạng.
Lực tác dụng lên giá treo là lực đàn hồi:
\(\begin{array}{l}{F_{{\rm{dh}}}} = {F_{dh1}} + {F_{dh2}} = - k\left( {\Delta {l_0} + {x_1}} \right) - k\left( {\Delta {l_0} + {x_2}} \right)\\ \Rightarrow {F_{dh}} = - k\Delta {l_0}.2 - k\left( {{x_1} + {x_2}} \right)\end{array}\)
Vậy lực đàn hồi cực đại khi \({x_1} + {x_2}\) cực đại.Giải chi tiết:Từ đồ thị ta thấy chu kì của hai con lắc là:
\(T = 8\) ô \( = 4.2,5.\pi {.10^{ - 2}} = \frac{\pi }{{10}}\left( s \right)\)
\( \Rightarrow \omega = \frac{{2\pi }}{T} = 20\,\,\left( {rad/s} \right)\)
Mà \(\omega = \sqrt {\frac{k}{m}} \Rightarrow k = {\omega ^2}.m = {20^2}.0,1 = 40\left( N \right)\)
\(\Delta {l_0} = \frac{1}{{{\omega ^2}}}.g = \frac{1}{{{{20}^2}}}.10 = 0,025\left( m \right) = 2,5\left( {cm} \right)\)
Từ đồ thị ta thấy ở thời điểm đầu, \({x_2} = 0\) và đang giảm
Ở thời điểm \(t = 1,{25.10^{ - 2}}\pi \,\,\left( s \right) = \frac{T}{8}\), vecto quay quét được góc là:
\(\Delta \varphi = \omega t = 20.1,{25.10^{ - 2}}\pi = \frac{\pi }{4}\,\,\left( {rad} \right)\)
Tại thời điểm t, có \({x_1} = 4\,\,\left( {cm} \right);\,\,{x_2} = - 4\,\,\left( {cm} \right)\)
Ta có vòng tròn lượng giác:
Từ vòng tròn lượng giác ta thấy pha ban đầu của các dao động là:
\(\left\{ \begin{array}{l}{\varphi _1} = - \frac{\pi }{4}\,\,\left( {rad} \right)\\{\varphi _2} = \frac{\pi }{2}\,\,\left( {rad} \right)\end{array} \right.\)
Lại có: \(4 = {A_2}\cos \frac{\pi }{4} \Rightarrow {A_2} = 4\sqrt 2 \,\,\left( {cm} \right)\)
Phương trình dao động của hai con lắc là:
\(\left\{ \begin{array}{l}{x_1} = 4\cos \left( {20t - \frac{\pi }{4}} \right)\,\,\left( {cm} \right)\\{x_2} = 4\sqrt 2 \cos \left( {20t + \frac{\pi }{2}} \right)\,\,\left( {cm} \right)\end{array} \right.\)
Phương trình tổng hợp của hai dao động là:
\(x = 4\cos \left( {20t + \frac{\pi }{4}} \right)\,\,\left( {cm} \right)\)
Vậy hợp lực cực đại là:
\({\left| {{F_{dh}}} \right|_{\max }} = k\left( {2\Delta {l_0} + A} \right) = 40.\left( {2.0,025 + 0,04} \right) = 3,6\left( N \right)\)
Chọn C.