Câu hỏi:

Chu kỳ dao động của con lắc đơn được tính bởi công thức: $T = 2\pi \sqrt{\frac{l}{g}}$.

Trong đó:

• $l$ là chiều dài của con lắc ($l = 64\,cm = 0.64\,m$).


• $g$ là gia tốc trọng trường ($g = {\pi ^2}\,m/{s^2}$).

Thay số vào công thức, ta có: $T = 2\pi \sqrt{\frac{0.64}{{\pi ^2}}} = 2\pi \cdot \frac{0.8}{\pi } = 1.6\,s$.

Vậy chu kỳ dao động của con lắc là 1,6 s.

Gọi $l$ là chiều dài ban đầu của con lắc.

Ta có:

- Chu kì dao động ban đầu: $T_1 = 2\pi\sqrt{\frac{l}{g}}$

- Chu kì dao động sau khi giảm chiều dài: $T_2 = 2\pi\sqrt{\frac{l - \Delta \ell}{g}}$



Số dao động thực hiện được trong thời gian $\Delta t$ là: $n = \frac{\Delta t}{T}$

Ta có:

$\frac{\Delta t}{T_1} = 39 \Rightarrow T_1 = \frac{\Delta t}{39}$

$\frac{\Delta t}{T_2} = 40 \Rightarrow T_2 = \frac{\Delta t}{40}$



Suy ra: $\frac{T_1}{T_2} = \frac{40}{39} \Leftrightarrow \sqrt{\frac{l}{l - \Delta \ell}} = \frac{40}{39}$

$\Leftrightarrow \frac{l}{l - 7.9} = \left(\frac{40}{39}\right)^2 = \frac{1600}{1521}$

$\Leftrightarrow 1521l = 1600(l - 7.9)$

$\Leftrightarrow 1521l = 1600l - 12640$

$\Leftrightarrow 79l = 12640$

$\Leftrightarrow l = \frac{12640}{79} = 160$ cm.

Vậy đáp án là C.

Ta có công thức liên hệ giữa gia tốc cực đại $a_{max}$, vận tốc cực đại $v_{max}$ và biên độ $A$ như sau:

• $a_{max} = \omega^2 A = a_0$


• $v_{max} = \omega A = v_0$

Từ đó suy ra:
$\omega = \frac{a_0}{v_0}$

Thay vào $v_0 = \omega A$ ta được:

$v_0 = \frac{a_0}{v_0} A \Rightarrow A = \frac{v_0^2}{a_0}$

Chu kỳ dao động của con lắc lò xo được tính theo công thức:
$T = 2\pi \sqrt{\frac{m}{k}}$
Trong đó:

• $T$ là chu kỳ dao động
• $m$ là khối lượng của vật
• $k$ là độ cứng của lò xo

Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng cho con lắc đơn:
Cơ năng tại vị trí biên: $E = mgl(1 - cos{\alpha _0})$
Cơ năng tại vị trí có li độ góc $\alpha$: $E = mgl(1 - cos{\alpha }) + \frac{1}{2}m{v^2}$
Suy ra: $mgl(1 - cos{\alpha _0}) = mgl(1 - cos{\alpha }) + \frac{1}{2}m{v^2}$
$\Leftrightarrow gl(1 - cos{\alpha _0}) = gl(1 - cos{\alpha }) + \frac{1}{2}{v^2}$
$\Leftrightarrow 2gl(1 - cos{\alpha _0}) = 2gl(1 - cos{\alpha }) + {v^2}$
$\Leftrightarrow 2gl - 2glcos{\alpha _0} = 2gl - 2glcos{\alpha } + {v^2}$
$\Leftrightarrow -2glcos{\alpha _0} = -2glcos{\alpha } + {v^2}$
$\Leftrightarrow 2glcos{\alpha } - 2glcos{\alpha _0} = {v^2}$
Với góc nhỏ, ta có $cos\alpha \approx 1 - \frac{{{\alpha ^2}}}{2}$
$\Rightarrow 2gl(1 - \frac{{{\alpha ^2}}}{2}) - 2gl(1 - \frac{{\alpha _0^2}}{2}) = {v^2}$
$\Leftrightarrow 2gl - gl{\alpha ^2} - 2gl + gl\alpha _0^2 = {v^2}$
$\Leftrightarrow gl\alpha _0^2 - gl{\alpha ^2} = {v^2}$
$\Leftrightarrow gl(\alpha _0^2 - {\alpha ^2}) = {v^2}$
$\Leftrightarrow \alpha _0^2 - {\alpha ^2} = \frac{{{v^2}}}{{gl}}$
$\Leftrightarrow \alpha _0^2 = {\alpha ^2} + \frac{{{v^2}}}{{gl}}$