Môn Lý - Lớp 12
50 bài tập Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số - Phương pháp giản đồ Frenen mức độ vận dụng cao
Câu hỏi
Một vật tham gia đồng thời 3 dao động điều hòa 1, 2, 3 cùng phương cùng biên độ \(A = 3cm\), cùng chu kì \(T = 1,8s\). Dao động 1 sớm pha hơn dao động 2, dao động 2 sớm pha hơn dao động 3, dao động 1 vuông pha với dao động 3. Trong 1 chu kì dao động, gọi \({t_1}\) là khoảng thời gian mà \({x_1}.{x_2} < 0\) và \({t_2}\) là khoảng thời gian mà \({x_2}.{x_3} < 0\) (trong đó \({x_1},{x_2},{x_3}\) là li độ của 3 dao động). Biết rằng \({t_1} = 2{t_2}\). Biên độ dao động tổng hợp của vật là
- A 7,18cm
- B 4,24cm
- C 5,20cm
- D 7,49cm
Phương pháp giải:
Sử dụng biểu thức tính tổng hợp dao động: \(x = {x_1} + {x_2} = {A_1}\angle {\varphi _1} + {A_2}\angle {\varphi _2}\)
Lời giải chi tiết:
Ta có, trong 1 chu kì: \({x_1}{x_2} < 0\) tại 2 thời điểm đi qua VTCB của \({x_1}\) và \({x_2}{x_3} < 0\) tại 2 thời điểm đi qua VTCB của \({x_2}\)
Ta có: \({t_1} = \dfrac{{2\alpha }}{\omega }\) và \({t_2} = \dfrac{{2\beta }}{\omega }\)
Lại có: \(\left\{ \begin{array}{l}\alpha + \beta = \dfrac{\pi }{2}\\{t_1} = 2{t_2}\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}\alpha = \dfrac{\pi }{3}\\\beta = \dfrac{\pi }{6}\end{array} \right.\)
Chọn \({\varphi _3} = 0\)
\( \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}{x_3} = 3\angle 0\\{x_2} = 3\angle \dfrac{\pi }{6}\\{x_1} = 3\angle \dfrac{\pi }{2}\end{array} \right.\)
Dao động tổng hợp: \(x = {x_1} + {x_2} + {x_3} = 3\angle \dfrac{\pi }{2} + 3\angle \dfrac{\pi }{6} + 3\angle 0 = 7,18\angle 0,67\)
\( \Rightarrow \) Biên độ dao động tổng hợp: \(A = 7,18cm\)
Chọn A