Hình 2.1 là đồ thị dao động điều hoà của một vật.
Hãy xác định:
- Biên độ, chu kì, tần số của dao động.
- Nêu thời điểm mà vật có li độ x = 0; x = 0,1 m.
Xét một vật dao động điều hoà có biên độ 10cm, tần số 5Hz. Tại thời điểm ban đầu (t = 0) vật có li độ cực đại theo chiều dương.
- Xác định chu kì, tần số góc, pha ban đầu của dao động.
- Viết phương trình và vẽ đồ thị (x − t) của dao động.
Chu kì dao động là: \(T=\dfrac{1}{f}=\dfrac{1}{5}=0,2\left(s\right)\)
Tần số góc của dao động là: \(\omega=2\pi f=10\pi\left(rad/s\right)\)
Lúc t = 0, ta có: \(\left\{{}\begin{matrix}x=A\\v=0\end{matrix}\right.\Rightarrow\left\{{}\begin{matrix}cos\varphi=1\\sin\varphi=0\end{matrix}\right.\Rightarrow\varphi=0\)
Phương trình dao động là: \(x=10cos\left(10\pi t\right)cm\)
Vẽ đồ thị:
Cho hai vật dao động điều hoà (1) và (2) có đồ thị li độ – thời gian như Hình 1.
a) Xác định biên độ, chu kì và tần số của hai dao động.
b) Xác định độ lệch pha của hai dao động ra đơn vị độ và rad.
c) Tìm vận tốc của vật (2) tại thời điểm 3,5 s.
d) Tìm gia tốc của vật (1) tại thời điểm 1,5 s.
a) Dao động 1 (đường màu xanh) có:
- Biên độ: A1 = 3 cm
- Chu kì: T = 6 s
- Tần số: \(f=\dfrac{1}{T}=\dfrac{1}{6}\left(Hz\right)\)
Dao động 2 (đường màu đỏ) có:
- Biên độ: A2 = 4 cm
- Chu kì: T = 6 s
- Tần số: \(f=\dfrac{1}{T}=\dfrac{1}{6}\left(Hz\right)\)
b) Hai dao động có cùng chu kì nên \(\omega=\dfrac{2\pi}{T}=\dfrac{2\pi}{6}=\dfrac{\pi}{3}\left(rad/s\right)\)
Độ lệch thời gian của hai dao động khi cùng trạng thái: \(\Delta t=2,5s\)
Độ lệch pha: \(\Delta\varphi=\omega.\Delta t=\dfrac{\pi}{3}\cdot2,5=150^o\)
c) Tại thời điểm 3,5 s vật 2 đang ở VTCB nên vận tốc cực đại:
\(v=\omega A_2=\text{ }\dfrac{\pi}{3}\cdot4=\dfrac{4\pi}{3}\left(cm/s\right)\)
d) Tại thời điểm 1,5 s vật 1 đang ở biên dương nên gia tốc có giá trị:
\(a=-\omega^2A_1=-\dfrac{\pi^2}{9}\cdot3=-\dfrac{\pi^2}{3}\left(cm/s^2\right)\)
Độ lớn gia tốc khi đó là \(\dfrac{\pi^2}{3}cm/s^2\)
Hình 4.3 là đồ thị li độ – thời gian của một vật dao động điều hoà.
a) Xác định biên độ, chu kì, tần số, tần số góc và pha ban đầu của vật dao động.
b) Viết phương trình dao động của vật
a) Biên độ A = 15 (cm)
Chu kì T = 120 (ms) = 0,12 (s)
Tần số f = \(\frac{{25}}{3}\) (Hz)
Tần số góc ω = \(\frac{{2\pi }}{T}\) = \(\frac{{2\pi }}{{0,12}}\)= \(\frac{{50\pi }}{3}\) (rad/s)
Pha ban đầu φ = \( - \frac{\pi }{2}\)
b) Phương trình dao động của vật là: x = 15cos(\(\frac{{50\pi }}{3}\)t −\(\frac{\pi }{2}\)) (cm)
Một vật dao động có đồ thị li độ – thời gian được mô tả trong Hình 2.2. Hãy xác định:
a) Biên độ dao động, chu kì, tần số, tần số góc của dao động.
b) Li độ của vật dao động tại các thời điểm t1, t2, t3 ứng với các điểm A, B, C trên đường đồ thị li độ – thời gian.
c) Độ dịch chuyển so với vị trí ban đầu tại thời điểm t1, t2, t3 trên đường đồ thị.
a) Biên độ dao động A=0,2 cm
Chu kì T=0,4 s
Tần số \(f = \frac{1}{T} = \frac{1}{{0,4}} = 2,5Hz\)
Tần số góc của dao động \(\omega = \frac{{2\pi }}{T} = \frac{{2\pi }}{{0,4}} = 5\pi rad/s\)
b) Li độ của vật dao động tại các thời điểm t1, t2, t3 ứng với các điểm A, B, C trên đường đồ thị li độ – thời gian lần lượt là x1=-0,1 cm, x2= -0,2 cm, x3= 0 cm.
c) Vì gốc thời gian trùng với vị trí cân bằng nên li độ cũng chính là độ dịch chuyển từ vị trí cân bằng đến vị trí của vật tại các điểm A, B, C.
Quan sát đồ thị li độ - thời gian của hai dao động điều hòa được thể hiện trong Hình 1.8. Hãy xác định biên độ, chu kì, tần số, tần số góc của mỗi vật dao động và độ lệch pha giữa hai dao động.
Hai dao động có cùng biên độ.
Ở cùng một thời điểm khi dao động 1 ở vị trí cân bằng thì dao động 2 ở vị trí bên và ngược lại.
Xác định biên độ, chu kì, tần số, tần số góc của mỗi dao động và độ lệch pha giữa hai dao động có đồ thị li độ - thời gian như trong Hình 1P.1.
Một vật dao động điều hoà dọc theo trục Ox, quanh điểm gốc 0, với biên độ A = 10 cm và chu kì T = 2 s. Tại thời điểm t= 0,vật có li độ x = A.
a) Viết phương trình dao động của vật.
b) Xác định thời điểm đầu tiên vật qua vị trí có li độ x = 5 cm.
`a)\omega = [2pi]/T = \pi (rad//s)`
Tại `t=0` thì `x=A=>\varphi =0`
`=>` Ptr dao động: `x=10cos(\pi t)`
`b)` Từ `x=A` đến thời điểm đầu tiên `x=5` thì `\Delta \varphi =\pi/3`
`=>\Delta t=[\pi/3]/[\pi]=1/3(s)`
Xác định biên độ, chu kì và tần số của dao động có đồ thị li độ thời gian được biểu diễn ở Hình 1.9.
Dao động có:
- Biên độ `A =10(cm)`.
- Chu kì `T=120 (ms)=0,12 (s)`.
- Tần số `f=1/[0,12]=25/3~~8,3(Hz)`.
Đồ thị li độ - thời gian của một con lắc đơn dao động điều hoà được mô tả trên Hình 1.3.
1. Hãy mô tả dao động điều hoà của con lắc đơn.
2. Xác định biên độ và li độ của con lắc ở các thời điểm t = 0, t = 0,5 s ,t = 2,0 s.
tham khảo
1. Mô tả dao động điều hòa của con lắc đơn:
+ Tại thời điểm ban đầu t = 0, con lắc đơn đang ở vị trí biên dương (x = A = 40 cm) và sẽ dịch chuyển về vị trí cân bằng, con lắc đơn ở vị trí x = 0 khi t = 1 s.
+ Tại thời điểm t = 1 s, con lắc đơn bắt đầu chuyển động về phía biên âm và ở vị trí x = - A = - 40 cm khi t = 2 s.
+ Tại thời điểm t = 2 s, con lắc đang ở vị trí biên âm sẽ dịch chuyển về vị trí cân bằng và ở tại vị trí x = 0 khi t = 3 s.
2. Sử dụng thước kẻ để xác định li độ của con lắc tại các thời điểm.
Cách làm: Từ các thời điểm bài toán yêu cầu, dựng đường thẳng vuông góc với trục thời gian tại vị trí thời điểm đó, đường thẳng cắt đồ thị tại điểm nào thì ta kẻ đường thẳng song song với trục thời gian đi qua điểm cắt đó. Đường thẳng song song này cắt trục Ox tại điểm nào thì đó là li độ cần tìm.
Tại thời điểm t = 0 vật bắt đầu xuất phát nên\(\left\{{}\begin{matrix}A=40cm\\x=40cm\end{matrix}\right.\)
Tại thời điểm t = 0,5 s: \(\left\{{}\begin{matrix}A=40cm\\x=20\sqrt{2}cm\end{matrix}\right.\)
Tại thời điểm t = 2,0 s, con lắc đang ở biên âm\(\left\{{}\begin{matrix}A=40cm\\x=-40cm\end{matrix}\right.\)