Gồm một vật nhỏ khối lượng m, treo ở đầu dưới một sợi dây không dãn, khối lượng không đáng kể, chiều dài \(l\), đầu trên sợi dây được treo vào điểm cố định.
- Các phương trình dao động điều hòa:
Li độ cong: \(s=s_0 cos(\omega t+ \varphi)\) (cm, m)
Li độ góc: \(\alpha=\alpha_0 cos(\omega t+ \varphi)\) (độ, rad)
- Chú ý:
Con lắc đơn dao động điều hòa khi góc lệch nhỏ và bỏ qua mọi ma sát.
\(s=l.\alpha\) và \(s_0=l.\alpha_0\) với \(\alpha\) và \(\alpha_0\) có đơn vị rad.
Tần số góc: \(\omega=\sqrt{\frac{g}{l}}\)
Chu kì của con lắc đơn: \(T=2 \pi\sqrt{\frac{l}{g}}\)
Tần số của con lắc đơn: \(f=\frac{1}{2\pi} \sqrt{\frac{g}{l}}\)
Nhận xét: Khi con lắc dao động điều hòa thì chu kì không phụ thuộc khối lượng vật nặng và cũng không phụ thuộc biên độ.
\(W_d= \frac{1}{2}mv^2\)
\(W_t= mgl(1-cos \alpha)\)
\(W= \frac{1}{2}mv^2 + mgl(1-cos \alpha)= mgl(1-cos \alpha_0)=\frac{1}{2}mv_{max}^2\)
Nếu bỏ qua ma sát thì cơ năng của con lắc được bảo toàn.
Chú ý: Công thức đúng với mọi li độ góc \(\alpha\leq 90^0\)
Một con lắc đơn có chiều dài \(l=16cm\). Kéo con lắc lệch khỏi vị trí cân bằng một góc 90 rồi thả nhẹ. Bỏ qua mọi ma sát , lấy g=10 m/s2 , \(\pi^2= 10\). Chọn gốc thời gian lúc thả vật , chiều dương là chiều chuyển động ban đầu của vật. Viết phương trình dao động của vật theo li độ góc.
Ta có:
\(\begin{array}{l} \omega = \sqrt {\frac{g}{l}} = 2,5(rad/s)\\ cos\varphi = \frac{\alpha }{{{\alpha _0}}} = \frac{{ - {\alpha _0}}}{{{\alpha _0}}} = - 1 = cos\pi \\ \Rightarrow \varphi = \pi (rad) \end{array}\)
Vậy: \(\alpha= 0,157 cos (2,5\pi+\pi)\) (rad)
Con lắc đơn có chiều dài \(\small l=20 cm\). Tại tại thời điểm t=0, từ vị trí cân bằng con lắc được truyền vận tốc 14 cm/s theo chiều dương của trục tọa độ. Lấy g=9,8 m/s2 . Viết phương trình dao động của con lắc theo li độ dài.
Ta có: \(\small \omega= 7\) rad/s ; \(\small S_0= \frac{v}{\omega}= 2cm; cos \varphi =\frac{s}{S_0}=0=Cos(\pm \frac{\pi}{2})\)
Vì \(\small v> 0\) Nên \(\small \varphi =-\frac{\pi}{2}\)
Vậy \(\small s= 2 cos (7t-\frac{\pi}{2})\) (cm)
Một con lắc đơn dao động điều hoà theo phương trình li độ góc \(\small \alpha=0,1 cos (2\pi t + \frac{\pi}{4})\) (rad). Trong khoảng thời gian 5,25s tính từ thời điểm con lắc bắt đầu dao động, có bao nhiêu lần con lắc có độ lớn vận tốc bằng 1/2 vận tốc cực đại của nó?
Trong một chu kỳ dao động có 4 lần \(v = \frac{{{v_{max}}}}{2}\) tại vị trí \({W_d} = \frac{W}{4} \Rightarrow {W_t} = \frac{3}{4}{W_t}_{max}\)
Tức là lúc li độ
\(\small \alpha=\pm \frac{\alpha_{max} \sqrt{3}}{2}\) với chu kì con lắc đơn đã cho T=1s
ta có \(\small t=5,25 s = 5T+\frac{1}{4}T\)
Khi \(\small t= 0s\) thì \(\small \alpha_0 = 0,1 cos(\frac{\pi}{4})\) = \(\small \frac{\alpha_{max}\sqrt{2}}{2}\) ; vật chuyển động theo chiều âm về VTCB
Sau 5 chu kì vật trở lại vị trí ban đầu, sau T/4 tiếp vật chưa qua được vị trí \(\small \alpha=-\frac{\alpha_{max}\sqrt{3}}{2}\)
Do đó: Trong khoảng thời gian 5,25s tính từ thời điểm con lắc bắt đầu dao động, con lắc có độ lớn vận tốc bằng 1/2 vận tốc cực đại của nó 20 lần.
Gồm một vật nhỏ khối lượng m, treo ở đầu dưới một sợi dây không dãn, khối lượng không đáng kể, chiều dài \(l\), đầu trên sợi dây được treo vào điểm cố định.
- Các phương trình dao động điều hòa:
Li độ cong: \(s=s_0 cos(\omega t+ \varphi)\) (cm, m)
Li độ góc: \(\alpha=\alpha_0 cos(\omega t+ \varphi)\) (độ, rad)
- Chú ý:
Con lắc đơn dao động điều hòa khi góc lệch nhỏ và bỏ qua mọi ma sát.
\(s=l.\alpha\) và \(s_0=l.\alpha_0\) với \(\alpha\) và \(\alpha_0\) có đơn vị rad.
Tần số góc: \(\omega=\sqrt{\frac{g}{l}}\)
Chu kì của con lắc đơn: \(T=2 \pi\sqrt{\frac{l}{g}}\)
Tần số của con lắc đơn: \(f=\frac{1}{2\pi} \sqrt{\frac{g}{l}}\)
Nhận xét: Khi con lắc dao động điều hòa thì chu kì không phụ thuộc khối lượng vật nặng và cũng không phụ thuộc biên độ.
\(W_d= \frac{1}{2}mv^2\)
\(W_t= mgl(1-cos \alpha)\)
\(W= \frac{1}{2}mv^2 + mgl(1-cos \alpha)= mgl(1-cos \alpha_0)=\frac{1}{2}mv_{max}^2\)
Nếu bỏ qua ma sát thì cơ năng của con lắc được bảo toàn.
Chú ý: Công thức đúng với mọi li độ góc \(\alpha\leq 90^0\)
Một con lắc đơn có chiều dài \(l=16cm\). Kéo con lắc lệch khỏi vị trí cân bằng một góc 90 rồi thả nhẹ. Bỏ qua mọi ma sát , lấy g=10 m/s2 , \(\pi^2= 10\). Chọn gốc thời gian lúc thả vật , chiều dương là chiều chuyển động ban đầu của vật. Viết phương trình dao động của vật theo li độ góc.
Ta có:
\(\begin{array}{l} \omega = \sqrt {\frac{g}{l}} = 2,5(rad/s)\\ cos\varphi = \frac{\alpha }{{{\alpha _0}}} = \frac{{ - {\alpha _0}}}{{{\alpha _0}}} = - 1 = cos\pi \\ \Rightarrow \varphi = \pi (rad) \end{array}\)
Vậy: \(\alpha= 0,157 cos (2,5\pi+\pi)\) (rad)
Con lắc đơn có chiều dài \(\small l=20 cm\). Tại tại thời điểm t=0, từ vị trí cân bằng con lắc được truyền vận tốc 14 cm/s theo chiều dương của trục tọa độ. Lấy g=9,8 m/s2 . Viết phương trình dao động của con lắc theo li độ dài.
Ta có: \(\small \omega= 7\) rad/s ; \(\small S_0= \frac{v}{\omega}= 2cm; cos \varphi =\frac{s}{S_0}=0=Cos(\pm \frac{\pi}{2})\)
Vì \(\small v> 0\) Nên \(\small \varphi =-\frac{\pi}{2}\)
Vậy \(\small s= 2 cos (7t-\frac{\pi}{2})\) (cm)
Một con lắc đơn dao động điều hoà theo phương trình li độ góc \(\small \alpha=0,1 cos (2\pi t + \frac{\pi}{4})\) (rad). Trong khoảng thời gian 5,25s tính từ thời điểm con lắc bắt đầu dao động, có bao nhiêu lần con lắc có độ lớn vận tốc bằng 1/2 vận tốc cực đại của nó?
Trong một chu kỳ dao động có 4 lần \(v = \frac{{{v_{max}}}}{2}\) tại vị trí \({W_d} = \frac{W}{4} \Rightarrow {W_t} = \frac{3}{4}{W_t}_{max}\)
Tức là lúc li độ
\(\small \alpha=\pm \frac{\alpha_{max} \sqrt{3}}{2}\) với chu kì con lắc đơn đã cho T=1s
ta có \(\small t=5,25 s = 5T+\frac{1}{4}T\)
Khi \(\small t= 0s\) thì \(\small \alpha_0 = 0,1 cos(\frac{\pi}{4})\) = \(\small \frac{\alpha_{max}\sqrt{2}}{2}\) ; vật chuyển động theo chiều âm về VTCB
Sau 5 chu kì vật trở lại vị trí ban đầu, sau T/4 tiếp vật chưa qua được vị trí \(\small \alpha=-\frac{\alpha_{max}\sqrt{3}}{2}\)
Do đó: Trong khoảng thời gian 5,25s tính từ thời điểm con lắc bắt đầu dao động, con lắc có độ lớn vận tốc bằng 1/2 vận tốc cực đại của nó 20 lần.