BÀI 7. BÀI TẬP VỀ SỰ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA
Trang bìa
Trang bìa
BÀI 7. BÀI TẬP VỀ SỰ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA
Ảnh
Khởi động
Giới thiệu bài
Ảnh
Giới thiệu bài
Câu hỏi khởi động
Khởi động: Ta có thể sử dụng định luật bảo toàn cơ năng để tìm li độ và vận tốc của vật dao động điều hòa được không?
Trả lời: Với định luật bảo toàn cơ năng ta có thể tìm được li độ và vận tốc vật trong dao động điều hòa
Ảnh
Các ví dụ
Ví dụ 1
Ví dụ 1: Một con lắc đơn gồm vật nặng có kích thước nhỏ, có khối lượng m, treo ở đầu một sợi dây mềm không dãn có độ dài l và có khối lượng không đ kể (Hình 7.1). Đưa vật nặng ra khỏi vị trí cân bằng O sao cho dây treo hợp với QO một góc latex(α_0)< 10 độ rồi thả nhẹ cho con lắc dao động điều hòa trên cung tròn AOB.
Ảnh
a) Tính thế năng và động năng của vật ở các vị trí A, O, B và vị trí bất kì (li độ góc α). b) Ở vị trí nào động năng bằng thế năng.
Giải ví dụ 1
Giải: a) Chọn mốc để tính thế năng của vật là vị trí cân bằng O thì: + Thế năng và động năng của vật tại các vị trí A và B là:
+ Thế năng và động năng của vật tại các vị trí O là:
+ Thế năng và động năng của vật tại các vị trí bất kì là:
Ảnh
Ảnh
Ảnh
b) Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng, latex(W_t)=latex(W_đ)
Ảnh
Ví dụ 2
Ví dụ 2: Một vật có khối lượng m=200 g dao động điều hòa với tần số góc ω=2π rad/s. Biên độ A=10 cm. Xác định tế năng của con lắc tại thời điểm vật có tốc độ V=10 cm/s.
Giải: Ta đã biết trong dao động điều hòa cơ năng được bảo toàn. Suy ra thế năng là:
Ảnh
Ví dụ 3
Ví dụ 3: Một con l lò xo có độ cứng k=100 N/m dao động điều hòa. Gọi latex(W_t), latex(W_đ) lượt là thế năng của lò xo, và động năng của vật latex(W_0) là cơ năng của con lắc lò xo. Đồ thị biểu diễn sư phụ thuộc của thế năng latex(W_t) và động năng latex(W_đ) của con lắc vào li độ x như hình 7.2. Tính latex(W_0)?
Giải: Từ đồ thị, ta xác định được:
Ảnh
Ảnh
Bài tập luyện tập
Bài tập 1
Ảnh
Bài 1: Hình 7.3 mô tả một máy đo địa chấn đơn giản hoạt động theo nguyên tắc sau đây: Khi xảy ra động đất thì hệ gồm lò xo và vật nặng của máy đo sẽ dao động theo tần số của địa chấn. Bút dạ gắn với vật nặng sẽ ghi lại đồ thị của địa chấn trên cuộn giấy quay đều. Biết sóng địa chấn có tần số nằm trong khoảng từ 30 Hz đến 40 Hz. Hãy giải thích tại sao tần số riêng của hệ (vật nặng + lò xo) trong máy địa chấn phải có giá trị nhỏ hơn tần số nay rất nhiều.
Đáp án: Tần số riêng của hệ (vật nặng + lò xo) trong máy địa chấn phải có giá trị nhỏ hơn tần số sóng địa chấn rất nhiều vì để tránh xảy ra hiện tượng cộng hưởng dao động gây hỏng máy không đo được tần số của sóng địa chấn.
Bài tập 2
Bài 2: Đồ thị Hình 7.4 mô tả mối liên hệ giữa gia tốc và li độ của một vật dao động điều hoà. Sử dụng số liệu trong đồ thị Hình 7.4 để tính tần số của dao động.
Ảnh
Ảnh
Đáp án:
Bài tập 3
Bài 3: Hình 7.5 là đồ thị động năng theo thời gian của một vật khối lượng 0,4 kg dao động điều hoà. Tại thời điểm ban đầu vật đang chuyển động theo chiều dương, lấy latex(π^2) = 10. Viết phương trình dao động của vật.
Ảnh
Bài tập 4
Bài 4: Một vật có khối lượng m dao động điều hoà với tần số góc ở và biên độ A. a) Khi vật có li độ bằng một nửa biên độ thì động năng và thế năng chiếm bao nhiêu phần trăm so với cơ năng? b) Tại li độ nào thì thế năng bằng động năng?
Đáp án:
Ảnh
Dặn dò
- Dặn dò
Ảnh
Dặn dò:
Ôn lại các kiến thức vừa học. Làm thêm bài tập trong sách bài tập. Chuẩn bị trước bài sau.
- Cảm ơn
Ảnh