Câu hỏi:

12/07/2024 17,372

Cho hai vật dao động điều hoà (1) và (2) có đồ thị li độ – thời gian như Hình 1.

a) Xác định biên độ, chu kì và tần số của hai dao động.

b) Xác định độ lệch pha của hai dao động ra đơn vị độ và rad.

c) Tìm vận tốc của vật (2) tại thời điểm 3,5 s.

d) Tìm gia tốc của vật (1) tại thời điểm 1,5 s.

Xem lời giải

Câu hỏi trong đề: Giải SGK Vật lý 11 Cánh diều Bài tập chủ đề 1 có đáp án !!

Bắt đầu thi

Quảng cáo

Trả lời:

Giải bởi Vietjack

a) Dao động 1 (đường màu xanh) có:

- Biên độ: A₁ = 3 cm

- Chu kì: T = 6 s

- Tần số: $f = \frac{1}{T} = \frac{1}{6} H z$

Dao động 2 (đường màu đỏ) có:

- Biên độ: A₂ = 4 cm

- Chu kì: T = 6 s

- Tần số: $f = \frac{1}{T} = \frac{1}{6} H z$

b) Hai dao động có cùng chu kì nên $ω = \frac{2 π}{T} = \frac{2 π}{6} = \frac{π}{3} (r a d / s)$

Độ lệch thời gian của hai dao động khi cùng trạng thái: $Δ t = 2, 5 s$

Độ lệch pha: $Δ φ = ω . Δ t = \frac{π}{3} .2, 5 = \frac{5 π}{6} (r a d) = 150^{0}$

c) Tại thời điểm 3,5 s vật 2 đang ở VTCB nên vận tốc cực đại:

$v = ω A_{2} = \frac{π}{3} .4 = \frac{4 π}{3} (c m / s)$

d) Tại thời điểm 1,5 s vật 1 đang ở biên dương nên gia tốc có giá trị:

$a = - ω^{2} A_{1} = - {(\frac{π}{3})}^{2} .3 = - \frac{π^{2}}{3} (c m / s^{2})$

Độ lớn gia tốc khi đó là $\frac{π^{2}}{3} (c m / s^{2})$

Hot: Học hè online Toán, Văn, Anh...lớp 1-12 tại Vietjack với hơn 1 triệu bài tập có đáp án. Học ngay

Sách thầy cô Vietjack biên soạn:

Xem thêm »

CÂU HỎI HOT CÙNG CHỦ ĐỀ

Câu 1

Cho đồ thị vận tốc – thời gian của một vật dao động điều hoà như Hình 3. Biết rằng khối lượng của vật là 0,15 kg. Hãy xác định:

a) Chu kì của vật dao động.

b) Biên độ của vật dao động.

c) Cơ năng của vật dao động.

d) Vị trí và gia tốc của vật tại thời điểm 100 ms.

Xem đáp án

Lời giải

a) Chu kì T = 100 ms = 0,1 s $\Rightarrow ω = \frac{2 π}{T} = \frac{2 π}{0, 1} = 20 π (r a d / s)$

b) Vận tốc có độ lớn cực đại: v_max = 3 m/s

Mà $v_{\max} = A ω \Rightarrow A = \frac{3}{20 π} m \approx 0, 048 m = 4, 8 c m$

c) Cơ năng: $W = W_{d \max} = \frac{1}{2} m v_{\max}^{2} = \frac{1}{2} .0, {15.3}^{2} = 0, 675 J$

d) Tại thời điểm 100 ms vận tốc bằng 0 và đang đi theo chiều âm nên vật có vị trí tại biên dương.

Khi đó gia tốc: $a = - ω^{2} A = - {(20 π)}^{2} .0, 048 = - 189, 5 m / s^{2}$

Câu 2

Cho con lắc lò xo dao động trên mặt phẳng nằm ngang không ma sát như trong Hình 2. Con lắc lò xo thực hiện mỗi dao động mất 2,4 s. Tại t = 0, vật bắt đầu dao động từ chỗ cách vị trí cân bằng x = 3 cm.

a) Tìm vị trí và vận tốc của vật tại thời điểm 0,60 s.

b) Tìm vị trí và vận tốc của vật tại thời điểm 1,20 s.

Xem đáp án

Lời giải

Con lắc lò xo thực hiện mỗi dao động mất 2,4 s nên T = 2,4 s $\Rightarrow ω = \frac{2 π}{T} = \frac{5 π}{6} (r a d / s)$

Tại t = 0, vật bắt đầu dao động từ chỗ cách vị trí cân bằng x = 3 cm tức là A = 3 cm.

Cách 1:

Khi đó: $3 = 3 \cos φ \Rightarrow φ = 0 r a d$

Khi đó phương trình dao động điều hoà có dạng: $x = 3 \cos (\frac{5 π}{6} . t) c m$

Phương trình vận tốc có dạng: $v = - \frac{5 π}{6} .3. \sin (\frac{5 π}{6} . t) = - \frac{5 π}{2} . \sin (\frac{5 π}{6} . t) (c m / s)$

a) Tại thời điểm t = 0,6 s:

$\{\begin{cases} x = 3. \cos (\frac{5 π}{6} .0, 6) = 0 c m \\ v = - \frac{5 π}{2} . \sin (\frac{5 π}{6} .0, 6) = - \frac{5 π}{2} (c m / s) \end{cases}$

b) Tại thời điểm t = 1,2 s:

$\{\begin{cases} x = 3. \cos (\frac{5 π}{6} .1, 2) = - 3 c m \\ v = - \frac{5 π}{2} . \sin (\frac{5 π}{6} .1, 2) = 0 (c m / s) \end{cases}$

Cách 2:

a) Chu kì T = 2,4 s

Có $t = 0, 6 s = \frac{T}{4}$

Do tại thời điểm ban đầu vật đang ở biên dương nên sau khoảng thời gian $\frac{T}{4}$ (tức là $\frac{1}{4}$ chu kì) thì vật trở về VTCB và chuyển động theo chiều âm. Khi đó:

$\{\begin{cases} x = 0 c m \\ v = - ω A = - \frac{5 π}{6} .3 = - \frac{5 π}{2} (c m / s) \end{cases}$

b) Có $t = 1, 2 s = \frac{T}{2}$

Do tại thời điểm ban đầu vật đang ở biên dương nên sau khoảng thời gian $\frac{T}{2}$ (tức là $\frac{1}{2}$ chu kì) thì vật đang ở biên âm và chuyển động theo chiều dương. Khi đó:

$\{\begin{cases} x = - A = - 3 c m \\ v = 0 (c m / s) \end{cases}$