Một con lắc đơn có chiều dài 2m, m=100g. Kéo cho dây treo con lắc lệch khỏi phương thẳng đứng góc α=60° rồi buông nhẹ tay.
a. Tính vận tốc và lực căng của dây ở vị trí có góc lệch α=30°.
b. Tại vị trí nào vận tốc cực đại, vị trí nào lực căng của dây cực đại.
c. Xác định góc lệch cực đại của dây treo so với phương thẳng đứng sau khi dây va vào một cái đinh nằm trên đường thẳng đứng đi qua điểm treo, cách điểm treo 0,5m.
Vận tốc:
\(v=\sqrt{2gl\left(cos\alpha-cos\alpha_0\right)}=\sqrt{2\cdot10\cdot2\cdot\left(cos30^o-cos60^o\right)}\)
\(=3,83\)m/s
Lực căng dây:
\(T=mg\left(3cos\alpha-2cos\alpha_0\right)=0,1\cdot10\cdot\left(3cos30^o-2cos60^o\right)\)
\(=1,6N\)
Vận tốc cực đại:
\(v=\sqrt{2gl\left(1-cos\alpha_0\right)}=\sqrt{2\cdot10\cdot2\cdot\left(1-cos60^o\right)}=2\sqrt{5}\)m/s
Lực căng dây cực đại:
\(T_{max}=mg\left(3-2cos\alpha_0\right)=0,1\cdot10\cdot\left(3-2\cdot cos60^o\right)=2N\)
Góc lệch cực đại:
\(mgl\left(1-cos\beta\right)=\dfrac{1}{2}mv^2\)
\(\Rightarrow0,1\cdot10\cdot0,5\cdot\left(1-cos\beta\right)=\dfrac{1}{2}\cdot0,1\cdot\left(2\sqrt{5}\right)^2\)
\(\Rightarrow cos\beta=-1\Rightarrow\beta=180^o\)
