Thế nào là dao động điều hòa?
Thế nào là con lắc đơn ? Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt động lực học.
Chứng minh rằng khi dao động nhỏ (sinα ≈ α (rad)), dao động của con lắc đơn là dao động điều hòa.
Con lắc đơn gồm một vật nhỏ, khối lượng m, treo ở đầu một sợi dây không dãn, khối lượng không đáng kể, dài l.
Khảo sát con lắc về mặt động lực học:
Xét con lắc đơn như hình vẽ :
- Từ vị trí cân bằng kéo nhẹ quả cầu lệch khỏi vị trí cân bằng một góc nhỏ rồi thả ra. Con lắc dao động quanh vị trí cân bằng.
- Chọn gốc tọa độ tại vị trí cân bằng, chiều dương hướng từ trái sang phải.
- Tai vị trí M bất kì vật m được xác định bởi li độ góc α = ∠OCM hay về li độ cong là S = cung OM = l.α
Lưu ý: α, s có giá trị dương khi lệch khỏi vị trí cân bằng theo chiều dương và ngược lại.
– Tại vị trí M, vật chịu tác dụng trọng lực P→ và lực căng T→.
P→ được phân tích thành 2 thành phần: Pn→ theo phương vuông góc với đường đi, Pt→ theo phương tiếp tuyến với quỹ đạo.
Lực căng T→ và thành phần Pn→ vuông góc với đường đi nên không làm thay đổi tốc độ của vật.
Thành phần lực Pt→ là lực kéo về có giá trị Pt = -mgsinα (1)
Nếu li độ góc α nhỏ thì sinα ≈ α (rad) thì Pt = -mgα = -mgs/l so sánh với lực kéo về của con lắc lò xo F = -kx.
Ta thấy mg/l có vai trò của k → l/g = m/k
Vậy khi dao động nhỏ (sinα ≈ α (rad)), con lắc đơn dao động điều hòa.
Phương trình s = s0.cos(ωt + φ)
Thế nào là con lắc đơn? Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt động lực học. Chứng minh khi con lắc dao động nhỏ (sinα ≈ α) (rad), dao động của con lắc đơn là dao động điều hòa.
- Con lắc đơn gồm một vật nhỏ , khối lượng m, treo ở đầu một sợi dây không dãn, không đáng kể, dài l.
- Vị trí cân bằng của con lắc là vị trí mà dây treo có phương thằng đứng. Con lắc sẽ đứng yên mãi ở vị trí này nếu lúc đầu nó đứng yên. Kéo nhẹ quả cầu cho dây treo lệch khỏi vị trí cân bằng một góc rồi thả ra, ta thấy con lắc dao động quanh vị trí cân bằng trong mặt phẳng đứng đi qua điểm treo và vị trí ban đầu của vật.
- Khi con lắc dao động nhỏ (sinα ≈ α) (rad), dao động của con lắc đơn là dao động điều hòa.
- Con lắc đơn gồm một vật nhỏ , khối lượng m, treo ở đầu một sợi dây không dãn, không đáng kể, dài l.
- Vị trí cân bằng của con lắc là vị trí mà dây treo có phương thằng đứng. Con lắc sẽ đứng yên mãi ở vị trí này nếu lúc đầu nó đứng yên. Kéo nhẹ quả cầu cho dây treo lệch khỏi vị trí cân bằng một góc rồi thả ra, ta thấy con lắc dao động quanh vị trí cân bằng trong mặt phẳng đứng đi qua điểm treo và vị trí ban đầu của vật.
- Khi con lắc dao động nhỏ (sinα ≈ α) (rad), dao động của con lắc đơn là dao động điều hòa.
Phương trình dao động của một vật dao động điều hòa có dạng x = 8cos(2πt + 0,5π) cm. Nhận xét nào sau đây về dao động điều hòa trên là sai?
A. Sau 0,5 s kể từ thời điểm ban đầu vật lại trở về vị trí cân bằng.
B. Lúc t = 0, chất điểm đi qua vị trí cân bằng theo chiều dương.
C. Trong 0,25 s đầu tiên, chất điểm đi được một đoạn đường 8 cm.
D. Tốc độ của vật sau 0,75 s kể từ lúc bắt đầu khảo sát, tốc độ của vật bằng không.
Lúc t = 0, vật đi qua vị trí cân bằng theo chiều âm → B sai.
Đáp án B
Phương trình dao động của một vật dao động điều hòa có dạng x = 8cos(2πt + 0,5π) cm. Nhận xét nào sau đây về dao động điều hòa trên là sai?
A. Sau 0,5 s kể từ thời điểm ban đầu vật lại trở về vị trí cân bằng
B. Lúc t = 0, chất điểm đi qua vị trí cân bằng theo chiều dương
C. Trong 0,25 s đầu tiên, chất điểm đi được một đoạn đường 8 cm
D. Tốc độ của vật sau 0,75 s kể từ lúc bắt đầu khảo sát, tốc độ của vật bằng không
Đáp án B
Lúc t = 0, vật đi qua vị trí cân bằng theo chiều âm → B sai
Một vật có khối lượng m thực hiện dao động điều hòa 1, có đồ thị thế năng E t 1 . Cũng vật m thực hiện dao động điều hòa 2, có đồ thị thế năng E t 2 . Khi vật m thực hiện đồng thời hai dao động trên thì cơ năng của vật có giá trị gần giá trị nào sau đây nhất?
A. 37,5 mJ
B. 50 mJ
C. 150 mJ
D. 75 mJ
Một vật có khối lượng m thực hiện dao động điều hòa 1, có đồ thị thế năng E t 1 . Cũng vật m thực hiện dao động điều hòa 2, có đồ thị thế năng E t 2 . Khi vật m thực hiện đồng thời hai dao động trên thì cơ năng của vật có giá trị gần giá trị nào sau đây nhất?
A. 37,5 mJ
B. 50 mJ
C. 150 mJ
D. 75 mJ
Chọn đáp án A
Từ đồ thị, ta có: T ' = T 2 = ( 65 − 5 ) .10 − 3 ⇒ T = 0 , 12 s
x 1 ⊥ x 2 → A 2 = A 1 2 + A 2 2 E 2 E 1 = A 2 2 A 1 2 = 3 ⇒ A 2 2 = 3 A 1 2 ⇒ A = 4 3 . A 2 2 ⇒ E = 4 3 E 2 ( 1 ) t = 0 E t 2 = 28 , 125 J x 2 → t = 5 s = T 24 ⏟ 15 ° E t 2 = E 2 x 2 = A t = 0 → x 2 A 2 = cos 15 ° ⇒ E 2 = E t 2 cos 15 ° 2 → ( 1 ) E = 4 3 E 2 . E t 2 cos 15 ° 2 ≈ 40 , 2 m J
Điều nào sau đây sai khi nói về động năng và thế năng của một vật khối lượng không đổi dao động điều hòa?
A. Trong một chu kì luôn có 4 thời điểm mà ở đó động năng bằng 3 thế năng
B. Thế năng tăng khi li độ của vật tăng
C. Trong một chu kì luôn có 2 thời điểm mà ở đó động bằng thế năng
D. Động năng của một vật tăng chỉ khi vận tốc của vật tăng
Đáp án C
Trong một chu kì luôn có 4 thời điểm mà ở đó động năng bằng thế năng
Khi nói về dao động điều hòa của một chất điểm dao động điều hòa với chu kì T và biên độ A, phát biểu nào sau đây là sai?
A. Khi động năng của chất điểm giảm thì thế năng của nó tăng.
B. Biên độ dao động của chất điểm không đổi trong quá trình dao động.
C. Quãng đường vật đi được trong T/3 có thể nhỏ hơn A.
D. Cơ năng của chất điểm được bảo toàn.
Chọn C.
Quãng đường vật đi được tối thiểu trong T/3 là A nên S ≥ A.
Tần số góc và tần số của dao động điều hòa có liên hệ như thế nào?
- Tần số góc: `\omega` `(rad//s)`
- Tần số: `f (Hz)`
`->` Mối liên hệ giữa tần số góc và tần số trong dao động điều hòa là:
`\omega = 2\pi.f`