Có hai con lắc lò xo giống nhau đều có khối lượng vật nhỏ là m = 400g, cùng độ cứng của lò xo là k. Mốc thế năng tại vị trí cân bằng O. Cho đồ thị li độ \({{x}_{1}},{{x}_{2}}\)theo thời gian của con lắc thứ nhất và con lắc thứ hai như hình vẽ. Tại thời điểm t con lắc thứ nhất có động năng 0,06J và con lắc thứ hai có thế năng 0, 005J. Chu kì của hai con lắc có giá trị là:
.png)
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiTừ đồ thị, ta có phương trình dao động của hai con lắc là:
\(\left\{ \begin{array}{*{35}{l}} {{x}_{1}}=10.\cos \left( \omega t-\frac{\pi }{2} \right) \\ {{x}_{2}}=5.\cos \left( \omega t-\frac{\pi }{2} \right) \\ \end{array}\Rightarrow \frac{{{x}_{1}}}{{{x}_{2}}}=2\Rightarrow {{x}_{1}}=2{{x}_{2}} \right.\)
Tại thời điểm t, thế năng của con lắc thứ hai là:
\({{W}_{t2}}=\frac{1}{2}kx_{2}^{2}=0,005J\Leftrightarrow \frac{1}{2}k.{{\left( \frac{{{x}_{1}}}{2} \right)}^{2}}=0,005\) \(\Leftrightarrow \frac{1}{4}\cdot \frac{1}{2}\cdot kx_{1}^{2}=0,005\Rightarrow \frac{1}{2}\cdot kx_{1}^{2}=0,2J\Rightarrow {{W}_{t1}}=0,02J\)
Động năng của con lắc thứ nhất ở thời điểm t là:
\({{W}_{d1}}={{W}_{1}}-{{W}_{t1}}=\frac{kA_{1}^{2}}{2}-0,02=0,06\Leftrightarrow \frac{k.0,{{1}^{2}}}{2}-0,02=0,06\Rightarrow k=16(N/m)\)
Chu kì của con lắc là: \(T=2\pi \sqrt{\frac{m}{k}}=2\pi \sqrt{\frac{0,4}{16}}=1(s)\)
Đề thi thử THPT QG năm 2021 môn Vật Lý
Trường THPT Chuyên Nguyễn Trãi - Hải Dương
