Con lắc đơn dao động trong môi trường không khí. Kéo con lắc lệch khỏi phương thẳng đứng 1 góc 0,1 rad rồi thả nhẹ. Biết lực cản của không khí tác dụng lên con lắc là không đổi và bằng 0,001 lần trọng lượng của vật, coi biên độ giảm đều trong từng chu kì. Số lần con lắc qua vi trí cân bằng rồi dừng lại là
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiGọi Δα là độ giảm biên độ góc sau mỗi lần qua vị trí cân bằng (Δα <0,1 rad).
Cơ năng ban đầu W0 = mgl( 1- cosα = 2mglsin2(α/2) = mglα2/2. Độ giảm cơ năng sau mỗi lần qua vị trí cân bằng:
ΔW= mgl (α2-(α-)2)/2= mgl(2αΔα-(Δα)2) (1)
Công của lực cản trong thời gian trên Acản = Fc.s = 0,001mg(2α-Δα).l (2)
Từ (1) và (2) theo định luật bảo toàn Năng lượng: ΔW = Acản ⇒
(Δα)2 -0,202Δα + 0,0004 = 0 ⇒ Δα = 0,002. Số lần vật đi qua VTCB:
N = α/Δα = 50 lần