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
Sử dụng định nghĩa của thế năng và động năng: \({{\rm{W}}_t} = mgz\);\({{\rm{W}}_d} = \frac{1}{2}m{v^2}\). Từ sự thay đổi độ cao và vận tốc của quả cầu khi đi qua các vị trí suy ra sự biến đổi thế năng và động năng của con lắc đơn.
Ở vị trí biên A, quả cầu đạt độ cao cực đại nên con lắc có thế năng Wt cực đại. Khi quả cầu đi từ A đến vị trí cân bằng O, độ cao của quả cầu so với mốc thế năng giảm dần, do đó Wt giảm dần. Tại vị trí cân bằng O, độ cao của quả cầu so với mốc thế năng là cực tiểu nên thế năng của con lắc đạt cực tiểu. Từ O đến vị trí biên B, độ cao của quả cầu tăng dần, nên thế năng Wt tăng dần đến giá trị cực đại tại biên B.
Tại vị trí biên A, vận tốc của quả cầu bằng 0 nên động năng của con lắc Wđ = 0. Từ A đến O, vận tốc của quả cầu tăng dần và đạt cực đại tại vị trí cân bằng nên Wđ cũng tăng dần và đạt cực đại tại O. Sau đó, vận tốc của con lắc giảm dần và bằng 0 tại B nên động năng giảm dần từ giá trị cực đại về 0.
Các bài tập cùng chuyên đề
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 (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.
