Một con lắc đơn chiều dài dây treo l, vật nặng có khối lượng m. Kéo con lắc ra khỏi vị trí cân bằng một góc Lực căng dây ở vị trí có góc lệch xác định bởi:
Một con lắc đơn chiều dài dây treo l, vật nặng có khối lượng m. Kéo con lắc ra khỏi vị trí cân bằng một góc Lực căng dây ở vị trí có góc lệch xác định bởi:
A. T = mg 3 cosα - 2 cosα o
B. T = 3 mgcosα o - 2 mgcosα
C. T = mg 2 cosα - 3 cosα o
D. T = mg 3 cosα o - 2 cosα
Đáp án A
+ Biểu thức của lực căng dây T = mg 3 cosα - 2 cosα o .
Một con lắc đơn gồm vật nặng khối lượng m treo vào đầu sợi dây dài l. Từ vị trí cân bằng kéo con lắc lệch khỏi phương thẳng đúng góc α 0 = 45 o rồi thả nhẹ. Lấy g = 10m/ s 2 . Bỏ qua mọi ma sát. Tính gia tốc của con lắc khi lực căng dây có độ lớn bằng trọng lượng của vật.
A. 10 3 m / s 2
B. 10 6 3 m / s 2
C. 10 4 - 2 2 3 m / s 2
D. 10 5 3 m / s 2
Đáp án C
+ Khi lực cân bằng trọng lượng, ta có:
+ Gia tốc của con lắc:
- Gia tốc tiếp tuyến:
- Gia tốc hướng tâm:
- Gia tốc của vật:
Một con lắc đơn gồm vật nặng khối lượng m treo vào đầu sợi dây dài l. Từ vị trí cân bằng kéo con lắc lệch khỏi phương thẳng đúng góc α 0 = 45 0 rồi thả nhẹ. Lấy g = 10m/s2. Bỏ qua mọi ma sát. Tính gia tốc của con lắc khi lực căng dây có độ lớn bằng trọng lượng của vật.
A. 10 3 ( m / s 2 )
B. 10 6 3 ( m / s 2 )
C. 10 4 - 2 2 3 ( m / s 2 )
D. 10 5 3 ( m / s 2 )
Đáp án C
+ Khi lực cân bằng trọng lượng, ta có: 3mgcos α - 2mgcos α = mg ⇒ 3 cos α - 2 cos 45 0 = 1
- Gia tốc tiếp tuyến:
- Gia tốc hướng tâm: 2 g ( cos α - cos α 0 )
Gia tốc của vật
Con lắc đơn gồm vật có khối lượng m, dây dài l = 100 c m . Kéo con lắc khỏi vị trí cân bằng tới A ứng với góc lệch α 1 = 5 ° rồi thả nhẹ. Khi con lắc qua vị trí cân bằng, dây treo bị vướng vào một cái đinh ở I ' với khoảng cách I I ' = 40 c m , sau đó vật chuyển động tới vị trí cao nhất B ứng với góc lệch α 2 . Tỉ số lực căng dây treo ngay trước và ngay sau khi vướng đinh là bao nhiêu ?
A. 0,897
B. 0,995
C. 0,978
D. 0,959.
Đáp án B
+ Ngay trước khi vướng đinh :
Một con lắc gồm vật nặng khối lượng m treo vào đầu sợi dây dài l. Từ vị trí cân bằng kéo con lắc lệch khỏi phương thẳng đứng góc α 0 = 45 ° rồi thả nhẹ. Lấy g = 10 m/s 2 . Bỏ qua mọi ma sát. Tính gia tốc của con lắc khi lực căng dây có độ lớn bằng trọng lượng của vật.
A. 10 3 m/s 2
B. 10 6 3 m/s 2
C. 10 4 − 2 2 3 m/s 2
D. 10 5 3 m / s 2
Một con lắc đơn có sợi dây dài 1m và vật nặng có khối lượng 500g. Kéo vật lệch khỏi vị trí cân bằng sao cho cho dây làm với đường thẳng đứng một góc 60o rồi thả nhẹ. Lấy g = 10 ( m / s 2 )
a. Xác định cơ năng của con lắc đơn trong quá trình chuyển động
b. Tính vận tốc của con lắc khi nó đi qua vị trí mà dây làm với đường thẳng đứng góc 30 0 ; 45 0 và xác định lực căng của dây ở hai vị trí đó. Lấy g=10m/s2
c. Xác định vị trí để vật có v= 1,8 m/s
d. Ở vị trí vật có độ cao 0,18m vật có vận tốc bao nhieu
e. Xác định vận tốc tại vị trí 2 w t = w đ
f. Xác định vị trí để 2 w t = 3 w đ , tính vận tốc và lực căng khi đó
Chọn mốc thế năng ở vị trí cân bằng
a. Ta có cơ năng
W = m g z = m g l ( 1 − cos 60 0 ) = 0 , 5.10.1 ( 1 − 0 , 5 ) = 2 , 5 ( J )
b. Theo định luật bảo toàn cơ năng
W A = W B ⇒ m g z A = 1 2 m v B 2 + m g z B ⇒ v B = 2 g ( z A − z B ) ( 1 ) M à z A = H M = l − O M = l − l cos α 0 z B = l − l cos α
Thay vào ( 1 ) ta có
v B = 2 g l ( cos α − cos α 0 ) + K h i α = 30 0 ⇒ v B = 2 g l ( cos 30 0 − cos 60 0 ) ⇒ v B = 2.10.1 ( 3 2 − 1 2 ) ≈ 2 , 71 ( m / s )
+ K h i α = 45 0 ⇒ v B = 2 g l ( cos 45 0 − cos 60 0 ) ⇒ v B = 2.10.1 ( 2 2 − 1 2 ) ≈ 2 , 035 ( m / s )
Xét tai B theo định luật II Newton ta có: P → + T → = m a →
Chiếu theo phương của dây
T − P y = m a h t ⇒ T − P cos α = m v 2 l ⇒ T − m g cos α = 2 m g ( cos α − cos α 0 ) ⇒ T = m g ( 3 cos α − 2 cos α 0 )
Khi α = 30 0 ⇒ T = m g ( 3 cos 30 0 − 2 cos 60 0 )
⇒ T = 0 , 5.10 ( 3. 3 2 − 2. 1 2 ) = 7 , 99 ( N )
Khi α = 45 0 ⇒ T = m g ( 3 cos 45 0 − 2 cos 60 0 )
⇒ T = 0 , 5.10 ( 3. 2 2 − 2. 1 2 ) = 5 , 61 N
Lưu ý: Khi làm trắc nghiệm thì các em áp dụng luôn hai công thức
+ Vận tốc của vật tại vị trí bất kỳ: v B = 2 g l ( cos α − cos α 0 )
+ Lực căng của sợi dây: T = m g ( 3 cos α − 2 cos α 0 )
c. Gọi C là vị trí để vật có v= 1,8m/s
Áp dụng công thức v C = 2 g l ( cos α − cos α 0 )
1 , 8 = 2.10.1 ( cos α − cos 60 0 ) ⇒ cos α = 0 , 662 ⇒ α = 48 , 55 0
Vật có đọ cao
z C = l − l cos α = 1 − 1.0 , 662 = 0 , 338 ( m )
d. Gọi D là vị trí vật có độ cao 0,18m
Áp dụng công thức
z D = l − l cos α ⇒ 0 , 18 = 1 − 1. cos α ⇒ cos α = 0 , 82
Áp dụng công thức
v D = 2 g l ( cos α − cos α 0 ) = 2.10.1. ( 0 , 82 − 0 , 5 ) = 2 , 53 ( m / s )
e. Gọi E là vị trí mà 2 w t = w đ Theo định luật bảo toàn cơ năng W A = W E
W A = W d E + W t E = 3 2 W d E ⇒ 2 , 5 = 3 2 . 1 2 . m v E 2 ⇒ v E = 2 , 5.4 3. m = 10 3.0 , 5 = 2 , 581 ( m / s )
f. Gọi F là vị trí để 2 w t = 3 w đ
Theo định luật bảo toàn cơ năng W A = W F
W A = W d F + W t F = 5 3 W t F ⇒ 2 , 5 = 5 3 . m g z F ⇒ z F = 2 , 5.3 5. m . g = 0 , 3 ( m ) M à z F = l − l cos α F ⇒ 0 , 3 = 1 − 1. cos α F ⇒ cos α F = 0 , 7 ⇒ α F = 45 , 573 0
Mặt khác v F = 2 g l ( cos α F − cos 60 0 ) = 2.10.1 ( 0 , 7 − 0 , 5 ) = 2 ( m / s )
Xét tại F theo định luật II Newton P → + T → = m a →
Chiếu theo phương của dây
− P cos α F + T F = m v F 2 l ⇒ − 0 , 5.10.0 , 7 + T F = 0 , 5. 2 2 1 ⇒ T = 5 , 5 ( N )
Một con lắc đơn có dây treo dài 0,4 m và vật nặng có khối lượng 200 g. Lấy g = 10 m/ s 2 và bỏ qua ma sát. Kéo con lắc để dây treo lệch ra khỏi vị trí cân bằng 60 o rồi thả nhẹ. Lúc lực căng dây có độ lớn là 4 N thì tốc độ của vật là:
A. 2 m/s
B. 2 2 m / s
C. 5 m/s
D. 2 m/s
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:
\(mgl\left(1-cos\beta\right)=\dfrac{1}{2}mv^2\)
\(\Rightarrow0,1\cdot10\cdot0,5\cdot\left(1-cos\beta\right)=\dfrac{1}{2}\cdot0,1\cdot\left(2\sqrt{5}\right)^2\)
\(\Rightarrow cos\beta=-1\Rightarrow\beta=180^o\)
Một con lắc đơn gồm vật có khối lượng m và dây treo có chiều dài l, điểm treo tại O. Vật được đưa ra khỏi vị trí cân bằng tới vị trí sao cho dây treo lệch góc α 0 = 6 ° so với phương thẳng đứng rồi buông không vận tốc ban đầu. Khi vật đi qua vị trí cân bằng thì dây treo vướng đinh tại I ở dưới O, trên đường thẳng cách O một khoảng IO=0,4l. Tỉ số lực căng của dây treo ngay trước và sau khi vướng đinh là:
A. 0,9928
B. 0,8001
C. 0,4010
D. 0,6065