Câu hỏi

Một con lắc đơn ở nhiệt độ \(t\) có chu kì \(T\), chiều dài dây treo \(l\), hệ số nở dài \(\alpha \). Nếu nhiệt độ môi trường tăng \(\Delta t\), chu kì của con lắc thay đổi như thế nào?

  • A tăng 
  • B giảm
  • C không thay đổi  
  • D không thể kết luận

Phương pháp giải:

Chu kì của con lắc đơn: \(T = 2\pi \sqrt {\dfrac{l}{g}} \)

Chiều dài của con lắc đơn: \(l = {l_0}\left( {1 + \alpha \Delta t} \right)\)

Công thức gần đúng: \(\left\{ \begin{array}{l}{\left( {1 \pm \varepsilon } \right)^m} \approx 1 \pm m\varepsilon \\{\left( {1 + \varepsilon } \right)^m}.{\left( {1 + \varepsilon '} \right)^n} \approx 1 + m\varepsilon  + n\varepsilon '\end{array} \right.\)

Lời giải chi tiết:

Chu kì của con lắc ở nhiệt độ \(t\) là: \(T = 2\pi \sqrt {\dfrac{l}{g}}  = 2\pi \sqrt {\dfrac{{{l_0}\left( {1 + \alpha {t_1}} \right)}}{g}} \)

Nhiệt độ môi trường tăng thêm \(\Delta t\), chu kì của con lắc khi đó là:

\(T' = 2\pi \sqrt {\dfrac{{l'}}{g}}  = 2\pi \sqrt {\dfrac{{{l_0}\left( {1 + \alpha {t_2}} \right)}}{g}}  \Rightarrow \dfrac{{T'}}{T} = \dfrac{{\sqrt {\dfrac{{{l_0}\left( {1 + \alpha {t_1}} \right)}}{g}} }}{{\sqrt {\dfrac{{{l_0}\left( {1 + \alpha {t_2}} \right)}}{g}} }} = \sqrt {\dfrac{{1 + \alpha {t_2}}}{{1 + \alpha {t_1}}}} \)

Công thức gần đúng: \(\sqrt {\dfrac{{1 + \alpha \Delta {t_2}}}{{1 + \alpha \Delta {t_1}}}}  = {\left( {1 + \alpha {t_2}} \right)^{\dfrac{1}{2}}}.{\left( {1 + \alpha {t_1}} \right)^{ - \dfrac{1}{2}}} \approx 1 + \dfrac{1}{2}\alpha {t_2} - \dfrac{1}{2}\alpha {t_1}\)

\( \Rightarrow \dfrac{{T'}}{T} = 1 + \dfrac{1}{2}\alpha \left( {{t_2} - {t_1}} \right) > 1 \Rightarrow T' > T\)

Vậy chu kì của con lắc tăng.

Độ chênh lệch chu kì là: \(\dfrac{{\Delta T}}{T} = \dfrac{{T' - T}}{T} = \dfrac{{T'}}{T} - 1 = \dfrac{1}{2}\alpha \left( {{t_2} - {t_1}} \right)\)

Chọn A.


Luyện Bài Tập Trắc nghiệm Lí lớp 12 - Xem ngay