Một con lắc đơn dài \({\rm{44}}\;cm\) được treo vào trần của một toa xe lửa. Con lắc bị kích động mỗi khi bánh của toa xe gặp chỗ nối nhau của đường ray. Biết chiều dài của mỗi đoạn đường ray là \({\rm{12}},5\;m\). Cho \(g = {\pi ^2}\;m/{s^2}\). Hỏi tàu chạy thẳng đều với tốc độ bằng bao nhiêu thì biên độ dao động của con lắc sẽ lớn nhất

Xét dao động \({x_1}\): Pha dao động tại thời điểm \({t_1}\):

\({\mathop{\rm Cos}\nolimits} (\omega .{t_1} + {\varphi _1}) = \frac{{{x_1} = 3\,o\^a }}{{A = 5\,o\^a }} \Rightarrow \omega .{t_1} + {\varphi _1} = \pm {\cos ^{ - 1}}(\frac{3}{5}) + k2\pi \)

          Tại thời điểm \({t_1}\): Vật 1 đang chuyển động về vị trí cân bằng theo chiều âm, nên pha dao động phải dương. Do đó, \(\omega .{t_1} + {\varphi _1} = {\cos ^{ - 1}}(\frac{3}{5}) + k2\pi \)

Xét dao động \({x_2}\): Pha dao động tại thời điểm \({t_1}\):

\({\mathop{\rm Cos}\nolimits} (\omega .{t_1} + {\varphi _2}) = \frac{{{x_1} = 3\,o\^a }}{{A = 4\,o\^a }} \Rightarrow \omega .{t_1} + {\varphi _2} = \pm {\cos ^{ - 1}}(\frac{3}{4}) + k2\pi \)

          Tại thời điểm \({t_1}\): Vật 2 đang chuyển động đến vị trí biên dương nên pha dao động phải âm. Do đó, \(\omega .{t_1} + {\varphi _2} = - {\cos ^{ - 1}}(\frac{3}{4}) + k2\pi \)

Độ lệch pha giữa hai dao động là:

\(\Delta \varphi = {\varphi _2} - {\varphi _1} = - {\cos ^{ - 1}}(\frac{3}{4}) - {\cos ^{ - 1}}(\frac{3}{5}) = - \,1,65(rad)\)

Chọn đáp án D.

Giải 2:

Từ đồ thị, ta có biên độ:

A₁=5 ô ; A₂ = 4 ô

Xét lúc 2 dao động cùng có li độ:

x₁ =x2 =3 ô.

Dùng vòng tròn lượng giác:

Độ lệch pha của 2 dao động:

\[\begin{array}{l}\Delta \varphi = {\alpha _1} + {\alpha _2} = {\cos ^{ - 1}}(\frac{3}{5}) + {\cos ^{ - 1}}(\frac{3}{4})\\ = 0.927 + 0,7227 = 1,649\;rad\end{array}\]