Quan sát Hình 3.5 và mô tả sự thay đổi của động năng và thế năng khi vật dao động di chuyển từ biên âm đến biên dương.
Dựa vào đồ thị Hình 3.3, mô tả sự thay đổi của động năng và thế năng của con lắc đơn khi vật đi từ vị trí biên về vị trí cân bằng và từ vị trí cân bằng đến vị trí biên.
- Khi vật đi từ vị trí biên về vị trí cân bằng, thế năng của con lắc đơn giảm dần từ giá trị cực đại (bằng cơ năng của con lắc) về 0 (Mốc thế năng tại vị trí cân bằng). Do cơ năng của con lắc được bảo toàn, tổng của động năng và thế năng không đổi nên thế năng giảm bao nhiêu, động năng tăng bấy nhiêu. Do đó, khi vật đi từ biên về vị trí cân bằng, động năng của vật tăng từ 0 đến cực đại.
- Khi vật đi từ vị trí cân bằng về vị trí biên, thế năng của con lắc tăng dần từ 0 đến cực đại, trong khi động năng giảm dần từ cực đại về 0.
Mô tả sự biến đổi động năng và thế năng của con lắc đơn khi quả cầu đi từ vị trí biên A, qua vị trí cân bằng O rồi sang vị trí biên B.
Tham khảo:
Tại vị trí A : Khi con lắc tiếp tục di chuyển từ vị trí cân bằng sang vị trí biên A, tốc độ của nó giảm dần làm cho động năng giảm dần. Đồng thời, độ cao của vật tăng dần làm cho thế năng của nó tăng dần.
Khi quả cầu đi qua vị trí cân bằng O: Lúc này, động năng của con lắc đơn lớn nhất và thế năng bằng 0. Vật treo ở vị trí thấp nhất và chuyển hướng đi ngược lại.
Tại vị trí B: Khi con lắc di chuyển từ vị trí biên B vào vị trí cân bằng O, tốc độ của vật tăng dần làm cho động năng của nó tăng dần. Trong khi đó, độ cao của vật giảm dần làm cho thế năng của nó giảm dần.
Quan sát Hình 9.4 mô tả biên độ và tần số của âm qua dao động kí để trả lời các câu hỏi sau:
- Ở Hình 9.4a loa phát ra âm có chu kì bằng bao nhiêu?
So với Hình 9.4a:
- Ở hình nào biên độ âm lớn hơn nhưng tần số không thay đổi?
- Ở hình nào tần số âm giảm nhưng không giảm biên độ?
- Ở hình nào biên độ âm giảm nhưng không giảm tần số?
Hình 9.4a loa phát ra âm có chu kì bằng 2,5 ms
Hình 9.4b biên độ âm lớn hơn nhưng tần số không thay đổi
Hình 9.4e tần số âm giảm nhưng biên độ không đổi
Hình 9.4c biên độ âm giảm nhưng tần số không đổi
Hình 9.4d tần số âm tăng nhưng biên độ không đổi
Dựa vào công thức (3.5) và Hình 3.3, mô tả sự thay đổi của động năng trong một chu kì dao động của vật.
\(W_đ=\dfrac{1}{2}mv^2=\dfrac{1}{2}m\omega^2A^2sin^2\left(\omega t+\varphi_0\right)\) (3.5)
Công thức (3.5): \(W_d=\dfrac{1}{2}mw^2A^2sin^2\left(wt+\varphi_0\right)\)
Đồ thị động năng – thời gian cũng có dạng hình sin.
Từ đồ thị ta thấy:
+ Tại thời điểm ban đầu, động năng bằng 0
+ Tại thời điểm \(\dfrac{T}{4}\), động năng cực đại
+ Tại thời điểm \(\dfrac{T}{2}\), động năng bằng 0
+ Tại thời điểm \(\dfrac{3T}{4}\), động năng cực đại
+ Tại thời điểm T, động năng bằng 0.
Hãy mô tả sự thay đổi động năng và thế năng của viên bi khi viên bi chuyển động từ vị trí A tới vị trí B, từ vị trí B tới vị trí C. So sánh năng lượng của viên bi khi ở vị trí A và khi ở vị trí C.
Khi viên bi chuyển động từ vị trí A sang vị trí B thì vận tốc tăng dần và đạt giá trị lớn nhất tại B, cũng là vị trí động năng của nó lớn nhất. Đồng thời viên bi ở vị trí B lầ vị trí thấp nhất nên thế năng tại B là nhỏ nhất.
Quan sát Hình 3.5 và 3.6, nhận xét về độ lớn của động năng, thế năng và cơ năng trong quá trình dao động điều hòa của vật.
Khi thế năng của vật tăng thì động năng của vật giảm và cơ năng luôn bằng tổng giá trị của động năng và thế năng .
Một con lắc lò xo gồm lò xo nhẹ và vật có khối lượng 300g đang dao động điều hòa theo phương ngang. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi của động năng và thế năng của con lắc được cho như hình vẽ.
Biên độ dao động của con lắc có giá trị gần nhất với giá trị nào sau đây?
A. 6cm
B. 12cm
C. 3cm
D. 4cm
Hãy cho biết một cách định tính, thế năng và động năng của con lắc thay đổi thế nào khi nó đi từ vị trí biên về vị trí cân bằng và từ vị trí cân bằng đến vị trí biên.
Con lắc đi từ vị trí biên về vị trí cân bằng: giá trị x giảm dần ⇒ thế năng Et giảm dần ⇒ động năng Eđ tăng dần ⇒ giá trị của v tăng dần.
Tại vị trí cân bằng O: giá trị x = 0 ⇒ thế năng Et = 0 ⇒ động năng cực đại Eđmax ⇒ vận tốc có giá trị cực đại.
Con lắc đi từ vị trí cân bằng đến biên: giá trị x tăng dần ⇒ thế năng Et tăng dần ⇒ động năng Eđ giảm dần ⇒ giá trị v giảm dần.
Tại biên: giá trị xmax = A ⇒ thế năng cực đại Etmax ⇒ động năng bằng 0 ⇒ vận tốc bằng 0.
Một vật nhỏ khối lượng m dao động điều hòa với biên độ A. Lấy mốc thế năng ở vị trí cân bằng. Khi vật chuyển động nhanh dần theo chiều dương đến vị trí có thế năng bằng ba lần động năng thì li độ x của nó bằng
A. -0,5A
B. 0,5A 3
C. -0,5A 3
D. A 3
Đáp án C
Sử dụng công thức xác định vị trí vật khi
Khi
Theo đề ra thì lúc đầu vật chuyển động theo chiều dương đến vị trí có thế năng bằng ba lần động năng nên li độ là