Câu hỏi:

Trong phương trình dao động điều hòa $x = A\cos(\omega t + \varphi)$:

• $A$ là biên độ
• $\omega$ là tần số góc
• $(\omega t + \varphi)$ là pha dao động tại thời điểm $t$
• $\varphi$ là pha ban đầu

Vậy $\omega$ là tần số góc của dao động.

Từ đồ thị, ta thấy tại $t=0$, vật đang ở vị trí $x = A$.
Vậy, pha ban đầu $\varphi$ phải thỏa mãn:
$x = A\cos(\omega t + \varphi)$
Khi $t = 0$, $x = A$ nên $A = A\cos(\varphi)$
$\Rightarrow \cos(\varphi) = 1$
$\Rightarrow \varphi = 0 + k2\pi$ hoặc $\varphi = -0 + k2\pi$
Tuy nhiên, đồ thị đi xuống, cho thấy vật đang chuyển động theo chiều âm. Do đó $\varphi = + \frac{\pi}{2}$

Ta có công thức tính chu kì của con lắc đơn: $T = 2\pi \sqrt {\frac{l}{g}} \Rightarrow l = \frac{{g{T^2}}}{{4{\pi ^2}}} = \frac{{10.{{2}^2}}}{{4.10}} = 1{\rm{ }}m$

Cơ năng của con lắc đơn là: $E = \frac{1}{2}mgl\alpha _0^2 = \frac{1}{2}.0,05.10.1.0,{15^2} = 5,{625.10^{ - 3}}J = 5,625{\rm{ }}mJ$

Thế năng của con lắc ở vị trí $\alpha = 0,06{\rm{ }}rad$ là: ${E_t} = \frac{1}{2}mgl{\alpha ^2} = \frac{1}{2}.0,05.10.1.0,{06^2} = 0,{9.10^{ - 3}}J = 0,9{\rm{ }}mJ$

Động năng của con lắc ở vị trí $\alpha = 0,06{\rm{ }}rad$ là: ${E_d} = E - {E_t} = 5,625 - 0,9 = 4,725{\rm{ }}mJ$.

Trong dao động điều hòa, tốc độ của vật đạt giá trị cực đại khi vật đi qua vị trí cân bằng. Điều này là do tại vị trí cân bằng, động năng của vật là lớn nhất, và do đó tốc độ cũng lớn nhất.
Vậy đáp án đúng là: lúc vật đi qua vị trí cân bằng.