Làm thí nghiệm để xác nhận rằng khi góc lệch α0 ≤ 10o thì chu kì của con lắc đơn gần như không phụ thuộc vào biên độ dao động
Dựa vào công thức Wt = mgl(1 − cosα) để trả lời.
Vị trí của con lắc đơn được xác định bằng li độ dài s hay li độ góc α
Thế năng của con lắc đơn là thế năng trọng trường.
Chọn mốc tính thế năng ở vị trí cân bằng thì thế năng của con lắc ở li độ góc α là: Wt = mgl(1-cosα)
mà (1-cosα)=2\({\sin ^2}\frac{\alpha }{2}\) với α0 ≤ 10o thì\(\sin \frac{\alpha }{2} \approx \frac{\alpha }{2}\) (α tính theo rad)
Khi đó Wt = mgl\(\frac{{{\alpha ^2}}}{2}\) với α =\(\frac{s}{l}\) suy ra: Wt = mgl\(\frac{{{s^2}}}{{2{l^2}}}\)=\(\frac{1}{2}\)m\(\frac{g}{l}\)s2
Tại vị trí biên độ có Wt = W nên ta có \(\frac{1}{2}m\frac{g}{l}{s^2} = \frac{1}{2}m{\omega ^2}{A^2}\)
\( \to \omega = \sqrt {\frac{g}{l}} \to T = 2\pi \sqrt {\frac{l}{g}} \)
vậy với góc lệch α0 ≤ 10° thì chu kì của con lắc đơn gần như không phụ thuộc vào biên độ dao động
Các bài tập cùng chuyên đề
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
Dựa vào công thức (3.2) và Hình 3.2, mô tả sự thay đổi của thế năng trong một chu kì dao động của vật.
So sánh chu kì, tần số biến thiên của thế năng với chu kì, tần số dao động của vật.
Một số toà nhà cao tầng sử dụng các con lắc nặng trong bộ giảm chấn khối lượng (mass damper) để giảm thiểu sự rung động gây ra bởi gió hay những cơn địa chấn nhỏ. Giả sử vật nặng của con lắc có khối lượng 3,0.105kg, thực hiện dao động điều hoà với với tần số 15 Hz với biên độ dao động là 15 cm. Hãy xác định thế năng cực đại của hệ con lắc trong bộ giảm chấn khối lượng.
Một vật dao động điều hoà theo chu kì T. Trong quá trình dao động thế năng dao động có giá trị
A. không đổi.
B. biến thiên tuần hoàn theo chu kì \(\frac{T}{2}\)
C. biến thiên tuần hoàn theo chu kì T.
D. tăng theo thời gian.
Tại nơi có gia tốc trọng trường g, một con lắc đơn dao động điều hoà với biên độ góc \({\alpha _{\max }}\) nhỏ. Lấy mốc thế năng tại vị trí cân bằng. Tính li độ góc \(\alpha \) của con lắc khi nó chuyển động nhanh dần theo chiều dương đến vị trí có động năng bằng thế năng.
