Cộng đồng chia sẻ tri thức Lib24.vn

Bài 3: Con lắc đơn

Lý thuyết
Mục lục
* * * * *

Bài 1 (SGK trang 17)

Thế nào là con lắc đơn? Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt động lực học. Chứng minh khi con lắc dao động nhỏ (sinα ≈ α) (rad), dao động của con lắc đơn là dao động điều hòa.

Hướng dẫn giải

- Con lắc đơn gồm một vật nhỏ , khối lượng m, treo ở đầu một sợi dây không dãn, không đáng kể, dài l.

- Vị trí cân bằng của con lắc là vị trí mà dây treo có phương thằng đứng. Con lắc sẽ đứng yên mãi ở vị trí này nếu lúc đầu nó đứng yên. Kéo nhẹ quả cầu cho dây treo lệch khỏi vị trí cân bằng một góc rồi thả ra, ta thấy con lắc dao động quanh vị trí cân bằng trong mặt phẳng đứng đi qua điểm treo và vị trí ban đầu của vật.

- Khi con lắc dao động nhỏ (sinα ≈ α) (rad), dao động của con lắc đơn là dao động điều hòa.



Bài 2 (SGK trang 17)

Viết công thức tính chu kì của con lắc đơn khi dao động nhỏ

Hướng dẫn giải

Khi dao động nhỏ (sinα ≈ α (rad)), con lắc đơn dao động điều hòa với chu kì:

T = 2Π√(l/g)


Bài 3 (SGK trang 17)

Viết biểu thức của động năng, thế năng và cơ năng của con lắc đơn ở vị trí có góc lệch α bất kì.

Hướng dẫn giải

Động năng của con lắc đơn: Wđ = 1/2mv2

Thế năng của con lắc đơn ở li độ góc α :

Wt = mgl(1 - cosα ) (mốc thế năng ở vị trí cân bằng)

Cơ năng của con lắc đơn được bảo toàn nếu bỏ qua mọi ma sát:

W = 1/2mv2 + mgl(1 - cosα ) = hằng số

Vì cơ năng của con lắc đơn được bảo toàn nếu bỏ qua mọi ma sát, nên khi con lắc dao động, thì : khi động năng tăng một lượng bao nhiêu thì thế năng giảm một lượng bấy nhiêu và ngược lại.



Bài 4 (SGK trang 17)

Hãy chọn đáp án đúng.

Chu kì của con lắc đơn dao động nhỏ (sinα ≈ α (rad)) là: 

A. \(\(T = \displaystyle{1 \over {2\pi }}\sqrt {{l \over g}} \)\).                          B. \(\(T = \displaystyle{1 \over {2\pi }}\sqrt {{g \over l}}\)\)

C. \(\(T = \displaystyle{\rm{ }}\sqrt {2\pi {l \over g}}) \)                             D. \(\(T = 2\pi \sqrt {\displaystyle{l \over g}} \)\)

Hướng dẫn giải

Chu kì của con lắc đơn dao động nhỏ (sinα ≈ α (rad)) là: \(\(T = 2\pi \sqrt {\displaystyle{l \over g}} \)\)

Đáp án: D

Bài 5 (SGK trang 17)

Hãy chọn câu đúng.

Một con lắc đơn dao động với biên độ góc nhỏ. Chu kì của con lắc không thay đổi khi:

A. Thay đổi chiều dai của con lắc.

B. Thay đổi gia tốc trọng trường.

C. Tăng biên độ góc đến 300.

D. thay đổi khối lượng của con lắc.

Hướng dẫn giải

Đáp án: D.

Sử dụng công thức tính chu kỳ của con lắc đơn \(\(T = 2\pi \sqrt {{l \over g}} \)\) ta  thấy chu kỳ của con lắc đơn chỉ phụ thuộc vào g và l mà không phụ thuộc vào khối lượng vật nặng m. Vậy khi thay đổi khối lượng của con lắc thì chu kỳ của con lắc đơn không thay đổi  

Có thể bạn quan tâm