Giải bài tập vật lý 12
Chương I – Bài 3 : Con lắc đơn
I – CÂU HỎI TRONG BÀI HỌC
C1 (trang 15 sách giáo khoa ) – Giải bài tập vật lý 12
Kiểm nghiệm với các góc lệch α ≤ 20°
Ta có: sin20° ≈ 0,3420 (rad); 20° = 
Suy ra độ chênh lệch giữa sinα và α lả:
3491 – 0,3420 = 0,0071 = 0.71% < 1%
Vậy với các góc lệch α ≤ 20° thì sinα ≈ α (a tính bằng rad).
C2 (trang 15 sách giáo khoa ) – Giải bài tập vật lý 12
Ta thấy:
– Chu kì T phụ thuộc vào chiều dài / của dây treo và gia tốc trọng trường
– Chu kì T tỉ lệ với căn bậc hai của chiều dài / và tỉ lệ nghịch với căn bậc hai của gia tốc trọng trường
Tức là:
T tăng khi / tăng hoặc g giảm.
T giảm khi / giảm hoặc g tăng.
C3 (trang 16 sách giáo khoa ) – Giải bài tập vật lý 12
∗ Khi con lắc đi từ vị trí biên về vị trí cân bằng thì li độ giảm, vận tốc tăng ⇒ thế năng giảm, động năng tăng.
− Tại vị trí cân bằng: li độ bàng 0, vận tốc cực đại
⇒ thế năng bằng 0, động năng cực đại.
− Khi con lắc đi từ vị trí cân bằng đến vị trí biên: li độ tăng, vận tốc giảm ⇒ thế năng tăng, động năng giảm.
− Tại vị trí biên: li độ cực đại, vận tốc bằng 0
⇒ thế năng cực đại, động năng bằng 0.
− Vậy trong quá trình dao động của vật đi từ vị trí biên đến vị trí cân bằng hay đi từ vị trí cân bàng đến vị trí biên, khi động năng tăng thì thế năng giảm và ngược lại khi động năng giảm thì thế năng tăng.
II – CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
Bài 1 (trang 17 sách giáo khoa ) – Giải bài tập vật lý 12
∗ Con lắc đơn gồm một sợi dây không giãn có độ dài /, khối lượng không đáng kể, một đầu cố định, đầu còn lại được gắn vào một vật có khối lượng m. Con lắc dao động với biên độ góc nhỏ (α < 20°).
− Điều kiện dao động điều hoà: Bỏ qua ma sát, lực cản và αo < 20° (rad) hay So < /.
∗ Khảo sát con lắc đơn về mặt động lực học:
Xét con lắc đơn như hình vẽ:
− Từ vị trí cân bằng kéo nhẹ quả cầu lệch khỏi vị trí cân bằng một góc nhỏ rồi thả ra. Con lắc dao động quanh vị trí cân bằng.
− Chọn gốc tọa độ o tại vị trí cân bằng, chiều dương hướng từ trái sang phải.
− Tại vị trí M bất kỉ vật m được xác định bởi lị độ góc a = OCM hay về li độ cong là s = OM = lα.
Lưu ý: α, s có giá trị dương khi con lắc lệch khỏi vị trí cân bằng theo chiều dương, có giá trị âm khi con lắc lệch khỏi vị trí cân bàng theo chiều âm.
− Trong quá trình dao động con lắc đơn chịu tác dụng của các lực: trọng lực P, lực căng dây T. Các lực được phân tích như hình vẽ.
Áp dụng định luật II Niu-tơn có: P + T = ma
Chiếu phương trình lên phương chuyển động ta được:
– Pt sinα = ma = ms” với a = s”
Nghiệm của phương trình này’có dạng : x = Acos ( ωt + φ )
Vậy, con lắc đơn dao động với góc lệch nhỏ là một dao động điều hòa với tầng số góc :
Bài 2 (trang 17 sách giáo khoa ) – Giải bài tập vật lý 12
Công thức tính chu kì dao động nhỏ của con lắc đơn :
Trong đó:
T: chu Rì dao động nhỏ của con lắc đơn (s);
/: chiều dài dây treo (m);
g: gia tốc trọng trường (m/s2).
Bài 3 (trang 17 sách giáo khoa ) – Giải bài tập vật lý 12
Thế năng của con lác (Chọn gốc thế năng tại VTCB và con lắc có li độ góc a): wt = mg/((l – cosa).
Cơ năng của con lấc:
− Khi con lắc đơn dao động, nếu động năng tăng thì thế năng giảm và ngược lại động năng giảm thì thế năng tăng.
Bài 4 (trang 17 sách giáo khoa ) – Giải bài tập vật lý 12
Bài 5 (trang 17 sách giáo khoa ) – Giải bài tập vật lý 12
Chọn D. Thay đổi khối lượng của con lác,
Vì chu kì của con lắc đơn phụ thuộc vào /, g và biên độ góc mà không phụ thuộc vào khối lượng m của vật. Do đó, T không đổi khi thay đổi khối lượng m của con lắc.
Bài 6 (trang 17 sách giáo khoa ) – Giải bài tập vật lý 12
Xét tại một vị trí bất kì (góc lệch a), áp dụng định luật bảo toàn năng lượng ta được:
Bài 7 (trang 17 sách giáo khoa ) – Giải bài tập vật lý 12
Chu kì dao động của con lác đơn:
Xem thêm Dao động tắt dần . Dao động cưỡng bức tại đây
Trackbacks