Câu hỏi
Một con lắc đơn dao động điều hòa tại nơi có gia tốc trọng trường g = 10m/s2. Vật nặng có khối lượng 120g. Tỉ số giữa độ lớn gia tốc của vật tại vị trí cân bằng và tại vị trí biên là 0,08. Độ lớn lực căng dây tại vị trí cân bằng có giá trị gần nhất với giá trị nào sau đây
- A 1,20N.
- B 0,94N.
- C 0,81N.
- D 1,34N.
Phương pháp giải:
áp dụng công thức tính gia tốc
Lời giải chi tiết:
Gia tốc của vật nặng của con lắc đơn :
Tại vị trí cân bằng chỉ có thành phần hướng tâm:
\({a_1} = {a_n} = 2g.\left( {1 - \cos {\alpha _0}} \right)\)
Tại vị trí biên thì \({a_2} = g.\sin {\alpha _0}\)
Tỉ số giữa gia tốc ở vị trí cân bằng và gia tốc ở biên là :
\(\begin{array}{l}
\tau = \frac{{2g.(1 - \cos {\alpha _0})}}{{g\sin {\alpha _0}}} = \frac{{2.\left[ {1 - (1 - 2si{n^2}\frac{{{\alpha _0}}}{2})} \right]}}{{\sin {\alpha _0}}} \approx \frac{{2.(2.\frac{{\alpha _0^2}}{2})}}{{{\alpha _0}}} \approx 2{\alpha _0} = 0,08\\
= > {\alpha _0} = 0,04rad.
\end{array}\)
Mà tại vị trí cân bằng ta có:
\(\begin{array}{l}
\overrightarrow P + \overrightarrow T = m.\overrightarrow a \\
= > T - P = m.a\\
= > T = P + ma = 0,12.10 + 0,12.2.10.(1 - \cos {\alpha _0}) \approx 1,22N
\end{array}\)
Vậy giá trị gần nhất với T ở vị tri cân bằng là 0,12N.