Một đồng hồ chạy đúng ở nhiệt độ t1 = 100C. Nếu nhiệt độ tăng đến 200C thì mỗi ngày đêm đồng hồ nhanh hay chậm bao nhiêu? Cho hệ số nở dài của dây treo con lắc là α = 2.10-5K-1.
A. Nhanh 17,28s.
B. Chậm 8,64s.
C. Chậm 17,28s.
D. Nhanh 8,64s
Chọn B
Chu kì của con lắc ở nhiệt độ t1 là T1 = 2 π l 1 g với l1 = l0(1+a.t1)
Chu kì của con lắc ở nhiệt độ t2 là T2 = 2 π l 2 g với l2 = l0(1+a.t2)
Lập tỷ lệ: T 2 T 1 = l 2 l 1 = 1 + α . t 2 1 + α . t 1 = 1 + α 2 . t 2 - α 2 . t 1 = 1 + α 2 . ( t 2 - t 1 ) (phép biến đổi có sử dụng công thức gần đúng)
+ Mỗi chu kỳ đồng hồ chỉ sai thời gian ΔT.
∆ T T 1 = T 2 - T 1 T 1 = 1 2 α ∆ t 0 ⇒ ∆ T = 1 2 T 1 α ∆ t 0
+ Do ΔT > 0 đồng hồ chạy chậm và mỗi ngày chậm:
ζ = n . ∆ T = 24 . 3600 T 1 . T 1 . α ∆ t 0 2 = 86400 . 2 . 10 - 5 ( 20 - 10 ) 2 = 8 , 64 ( s )
Một con lắc đồng hồ có hệ số nở dài của dây treo con lắc α = 2 . 10 - 5 K - 1 Vật nặng có khối lượng riêng là D = 8700 kg/m3. Biết đồng hồ chạy đúng trong không khí có khối lượng riêng D0 = 1,3 kg/m3 ở nhiệt độ 250C. Nếu đồng hồ đặt trong hộp chân không mà vẫn đúng thì nhiệt độ ở trong hộp chân không xấp xỉ là (Trong không khí vật chịu thêm lực đẩy Acsimet)
A. 21,250C.
B. 28,750C.
C. 32,50C.
D. 17,50C.
Chu kì dao động riêng của con lắc trong không khí và trong chân không được xác định bởi:
Thay các giá trị vào biểu thức, ta tìm được:
Vậy nhiệt độ của hộp chân không là 17,50 C.
Đáp án D
Một đồng hồ quả lắc chạy đúng ở 15oC với chu kì 2s. Coi quả lắc của đồng hồ như con lắc đơn trong đó dây treo có hệ số dãn nở vì nhiệt là \(1,8.10^{-5}K^{-1}\). Hỏi ở 50oC đồng hồ này chạy nhanh hay chậm mỗi ngày bao nhiêu giây?
Một con lắc đơn có chiều dài 1 (m), tại một nơi có gia tốc trọng trường là 9,819 m/s2. Dùng con lắc nói trên để điều khiển đồng hồ quả lắc, ở 00 đồng hồ chạy đúng giờ. Hệ số nở dài của dây treo 0,0000232 (K‑1). Đưa về nơi có gia tốc rơi tự do là 9,793 m/s2 và nhiệt độ 300C. Để đồng hồ chạy đúng thì phải tăng hay giảm chiều dài bao nhiêu?
A. Giảm 3,344 mm
B. Tăng 3,344 mm
C. Giảm 3,345 mm
D. Tăng 3,345 mm
Tại một nơi ngang thuộc bằng mực nước biển, ở nhiệt độ bằng 10oC, một đồng hồ quả lắc trong một ngày đêm chạy nhanh 6,48 giây. Coi con lắc đồng hồ như một con lắc đơn, thanh treo con lắc hệ số nở dài \(\alpha=2.10^{-5}.K^{-1}\)
a) Tại vị trí nói trên, ở nhiệt độ nào thì đồng hồ chạy đúng giờ
b) Đưa con lắc lên đỉnh núi với nhiệt độ bằng 6oC, ta thấy đồng hồ chạy đúng giờ. Tính độ cao của đỉnh núi so với mực nước biển (bán kính Trái Đất bằng 6400 km)
c) Đưa con lắc lò xo lên độ cao 3,2 km và ở nhiệt độ -5oC. Để đồng hộ chạy đúng giờ thì phải thay đổi chiều dài con lắc như thế nào
a)Gọi \(t_1\) là nhiệt độ đồng hồ chạy đúng.
Chu kì đồng hồ chạy đúng được xác định:
\(T_đ=T_1=2\pi\cdot\sqrt{\dfrac{l_1}{g_0}}=2\pi\cdot\sqrt{\dfrac{l_0\left(1+\alpha t_1\right)}{g_0}}\)
Khi nhiệt độ bằng \(10^oC\) thì chu kì đồng hồ chạy:
\(T_s=T_2=2\pi\cdot\sqrt{\dfrac{l_2}{g_0}}=2\pi\cdot\sqrt{\dfrac{l_0\cdot\left(1+\alpha t_2\right)}{g_0}}\)
Đồng hồ chạy nhanh 6,48 giây nên \(T_1>T_2\)
\(\Rightarrow t_1=\dfrac{2\cdot6,48}{\alpha t}+t_2=\dfrac{2\cdot6,48}{2\cdot10^{-5}\cdot24\cdot3600}+10=17,5s\)
b)Con lắc chịu sự biến đổi của sự nở dài về nhiệt và sự thay đổi độ cao.
\(\dfrac{\Delta T_1}{T_1}=\dfrac{1}{2}\alpha\left(t_2-t_1\right)+\dfrac{h}{R}\)
Đồng hồ chạy đúng giờ: \(T_1=T_2\) và \(\Delta T=0\)
\(\Rightarrow\dfrac{1}{2}\alpha\left(t_2-t_1\right)+\dfrac{h}{R}=0\)
\(\Rightarrow\dfrac{1}{2}\cdot2\cdot10^{-5}\cdot\left(6-10\right)+\dfrac{h}{6400}=0\)
\(\Rightarrow h=0,256km=256m\)
c)Chu kì dao động của con lắc để đồng hồ chạy đúng:
\(\left\{{}\begin{matrix}T=2\pi\sqrt{\dfrac{l_0}{g}}\\T'=2\pi\sqrt{\dfrac{l_0\cdot\left(1+\alpha\cdot\Delta t\right)}{g'}}\end{matrix}\right.\)
\(\Rightarrow T=T'\Rightarrow\dfrac{l_0}{g}=\dfrac{l_0\left(1+\alpha.\Delta t\right)}{g'}\)
Gia tốc vật rơi tự do: \(g'=G\cdot\dfrac{M}{\left(R+h\right)^2}\)
\(\Rightarrow\dfrac{g'}{g}=\left(\dfrac{R}{R+h}\right)^2=1+\alpha.\Delta t\)
\(\Rightarrow\Delta t=\dfrac{\left(\dfrac{R}{R+h}\right)^2-1}{\alpha}=\dfrac{\left(\dfrac{6400}{6400+3,2}\right)^2-1}{2\cdot10^{-5}}\approx-50^oC=-58^oF\)
Chiều dài con lắc:
\(l=l_0\left(1+\alpha\Delta t\right)=3,2\cdot\left(1+2\cdot10^{-5}\cdot\left(-58\right)\right)=3,196288km\)
Một đồng hồ quả lắc (coi là con lắc đơn) chạy đúng giờ tại mặt đất có nhiệt độ 170 C, dây treo bằng kim loại có hệ số nở dài 4 . 10 - 5 K - 1 . Biết bán kính Trái Đất là 6400 km. Khi đưa đồng hồ lên đỉnh núi có độ cao 640 m thì đồng hồ vẫn chạy đúng giờ. Nhiệt độ trên đỉnh núi là
A. 17,50 C.
B. 12,50 C.
C. 120 C.
D. 70 C.
Một đồng hồ quả lắc (coi là con lắc đơn) chạy đúng giờ tại mặt đất có nhiệt độ 17 ° C , dây treo bằng kim loại có hệ số nở dài 4 . 10 - 5 K - 1 . Biết bán kính Trái Đất là 6400 km. Khi đưa đồng hồ lên đỉnh núi có độ cao 640 m thì đồng hồ vẫn chạy đúng giờ. Nhiệt độ trên đỉnh núi là
A. 17,5 ° C
B. 12,5 ° C
C. 12 ° C
D. 7 ° C
Một con lắc đơn dao động điều hòa ở mặt đất, nhiệt độ 30 ° C . Đưa lên cao 640m chu kỳ dao động của con lắc vẫn không đổi. Biết hệ số nở dài của dây treo con lắc a = 2. 10 - 5 K - 1 , cho bán kính trái đất là 6400 km. Nhiệt độ ở độ cao đó là:
A. 20 ° C
B. 25 ° C
C. 15 ° C
D. 28 ° C
Một con lắc đơn đếm giây (chu kì dao động bằng 2s) ở nhiệt độ 0oC và ở nơi có gia tốc trọng trường là 9,8m/s2. Tính chu kì của con lắc đơn ở cùng vị trí, nhưng ở nhiệt độ 25oC. Biết hệ số nở dài của dây treo con lắc là 1,2.10-5 độ-1
\(T_1=2\pi\sqrt{\dfrac{l_1}{g}};T_2=2\pi\sqrt{\dfrac{l_1\left[1+\alpha\left(t-t_0\right)\right]}{g}}\)
\(\Rightarrow\dfrac{T_1}{T_2}=\sqrt{\dfrac{l_1}{l_1\left[1+\alpha\left(t-t_0\right)\right]}}=\sqrt{\dfrac{1}{1+1,2.10^{-5}.25}}\Rightarrow T_2=\dfrac{9,8}{\sqrt{\dfrac{1}{1+1,2.25.10^{-5}}}}=...\left(s\right)\)
