Câu hỏi:

Trong dao động điều hòa, gia tốc $a$ và li độ $x$ liên hệ với nhau qua công thức: $a = -\omega^2 x$.


Vì có dấu âm (-), gia tốc và li độ biến thiên ngược pha nhau.

Ta có:

• $a = -\omega^2x$
• $v^2 = \omega^2(A^2 - x^2)$

Suy ra:
$\beta + \gamma = \frac{v^2}{A^2} + \frac{a^2}{\omega^2A^2} = \frac{\omega^2(A^2-x^2)}{A^2} + \frac{\omega^4x^2}{\omega^2A^2} = \frac{\omega^2A^2 - \omega^2x^2 + \omega^2x^2}{A^2} = \omega^2$
$\Rightarrow \alpha(\beta+\gamma) = \frac{1}{\omega^2} \cdot \omega^2 = 1$.
Vậy đáp án là C.

Cơ năng của vật dao động điều hòa được tính bằng công thức: $W = \frac{1}{2} m \omega^2 A^2 = \frac{1}{2} m (2\pi f)^2 A^2 = 2\pi^2 m f^2 A^2$.
Do đó, cơ năng tỉ lệ thuận với bình phương tần số dao động.

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

Trên mặt trăng, gia tốc trọng trường $g$ nhỏ hơn so với trên mặt đất. Do đó, khi đưa đồng hồ lên mặt trăng, $g$ giảm, dẫn đến chu kỳ $T$ tăng.

Vì chu kỳ dao động lớn hơn, đồng hồ sẽ chạy chậm hơn.

Vậy đáp án là A.

Để li độ $x > 0$ thì $\cos(\pi t - \frac{\pi}{3}) > 0$. Điều này xảy ra khi $-\frac{\pi}{2} < \pi t - \frac{\pi}{3} < \frac{\pi}{2}$, tức là $-\frac{1}{2} < t - \frac{1}{3} < \frac{1}{2}$ hay $-\frac{1}{6} < t < \frac{5}{6}$.

Để vận tốc $v > 0$ thì vật phải chuyển động theo chiều dương, tức là pha dao động phải nằm trong khoảng $(-\pi/2, \pi/2)$. Vì $v = x' = -A\pi \sin(\pi t - \frac{\pi}{3})$, nên để $v > 0$ thì $\sin(\pi t - \frac{\pi}{3}) < 0$. Điều này xảy ra khi $\pi < \pi t - \frac{\pi}{3} < 2\pi$, tức là $\frac{4}{3} < t < \frac{7}{3}$.

Vậy, để cả li độ và vận tốc đều dương, ta cần $\frac{4}{3} < t < \frac{5}{6}$ và $t < \frac{7}{3}$. Kết hợp lại, ta có $\frac{11}{6} < t < \frac{7}{3}$ (vì $\frac{4}{3} = \frac{8}{6}$ và $\frac{5}{6}$ loại do $t > 4/3$).