Câu hỏi:
21/09/2023 2,320Một chất điểm có khối lượng \(100{\rm{\;g}}\) dao động điều hoà trên quỹ đạo là đoạn thẳng \({\rm{MN}}\) (dài hơn \(8{\rm{\;cm}}\)). Tại điểm \({\rm{P}}\) cách \({\rm{M}}\) một khoảng \(4{\rm{\;cm}}\) và tại điểm \({\rm{Q}}\) cách \({\rm{N}}\) một khoảng \(2{\rm{\;cm}}\), chất điểm có động năng tương ứng là \({32.10^{ - 3}}{\rm{\;J}}\) và \({18.10^{ - 3}}{\rm{\;J}}\). Tính tốc độ trung bình khi vật đi từ \({\rm{P}}\) đến \({\rm{Q}}\).
Siêu phẩm 30 đề thi thử THPT quốc gia 2024 do thầy cô VietJack biên soạn, chỉ từ 100k trên Shopee Mall.
Quảng cáo
Trả lời:
Tốc độ tại P: \({v_P} = \sqrt {\frac{{2{W_{dP}}}}{m}} = 80{\rm{\;cm/s}}\); tại Q: \({v_Q} = \sqrt {\frac{{2{W_{dQ}}}}{m}} = 60{\rm{\;cm/s}}\).
Do \({v_P} > {v_Q}\) nên li độ \(\left| {{x_P}} \right| < \left| {{x_Q}} \right|:\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{\left| {{x_P}} \right| = A - 4}\\{\left| {{x_Q}} \right| = A - 2}\end{array}} \right.\)
\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{v_P^2 = {\omega ^2}\left( {{A^2} - x_P^2} \right)}\\{v_Q^2 = {\omega ^2}\left( {{A^2} - x_Q^2} \right)}\end{array} \Rightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{v_P^2 = 8{\omega ^2}\left( {A - 2} \right)}\\{v_Q^2 = 4{\omega ^2}\left( {A - 1} \right)}\end{array}} \right.} \right.\)
Giải hệ ta được: \(A = 10{\rm{\;cm}}\) và \(\omega = 10{\rm{rad}}/{\rm{s}}\).
Quãng đường \(PQ = OP + OQ\)\( = \left( {A - 4} \right) + \left( {A - 2} \right) = 14{\rm{\;cm}}{\rm{.\;}}\)
Thời gian vật đi từ P đến Q là \({\rm{\Delta }}t\) với: \({\rm{\Delta }}t = \frac{{{\rm{\Delta }}\varphi }}{\omega }\).
\({\rm{\Delta }}\varphi = \pi - \left( {{\varphi _1} + {\varphi _2}} \right) = \frac{\pi }{2}\), với \({\rm{cos}}{\varphi _1} = \frac{{{\rm{OP}}}}{{\rm{A}}};{\rm{cos}}{\varphi _2} = \frac{{{\rm{OQ}}}}{{\rm{A}}} \Rightarrow {\rm{\Delta t}} = \frac{{\rm{T}}}{4} = \frac{\pi }{{20}}\)
\( \Rightarrow \) Tốc độ trung bình khi vật đi từ P đến Q: \(\overline v = \frac{{PQ}}{{{\rm{\Delta }}t}} = \frac{{14}}{{\frac{\pi }{{20}}}} \approx 89{\rm{\;cm/s}}\).
Quảng cáo
CÂU HỎI HOT CÙNG CHỦ ĐỀ
Câu 1:
Một chất điểm dao động điều hoà. Biết khoảng thời gian giữa năm lần liên tiếp động năng của chất điểm bằng thế năng của hệ là \(0,4{\rm{\;s}}\). Tần số của dao động của chất điểm là
A. \(2,5{\rm{\;Hz}}\).
B. \(3,125{\rm{\;Hz}}\).
C. \(5{\rm{\;Hz}}\).
D. \(6,25{\rm{\;Hz}}\).Câu 2:
Một con lắc lò xo treo thẳng đứng. Biết rằng trong quá trình dao động, tỉ số giữa độ lớn lực đàn hồi lớn nhất và nhỏ nhất là \(\frac{7}{3}\), biên độ dao động là \(10{\rm{\;cm}}\). Lấy \({\rm{g}} = 10{\rm{\;m}}/{{\rm{s}}^2}\). Tính tần số dao động của vật.
Câu 3:
Một con lắc đơn dao động điều hoà với biên độ góc \({\alpha _{{\rm{max}}}}\). Lấy mốc cơ năng tại vị trí cân bằng. Tính li độ góc của con lắc khi nó ở vị trí có động năng bằng thế năng.
Câu 4:
Một người khối lượng \(83{\rm{\;kg}}\) treo mình vào sợi dây bungee đàn hồi có độ cứng \({\rm{k}} = 270{\rm{\;N}}/{\rm{m}}\) (Hình 5.2). Từ vị trí cân bằng, người này được kéo đến vị trí mà sợi dây dãn \(5{\rm{\;m}}\) so với chiều dài tự nhiên rồi thả ra. Coi chuyển động của người đó là một dao động điều hoà. Xác định vị trí và vận tốc của người này sau \(2{\rm{\;s}}\). Lấy \({\rm{g}} = 9,8{\rm{\;m}}/{{\rm{s}}^2}\).
Câu 5:
Một vật có khối lượng \({\rm{m}} = 0,4{\rm{\;kg}}\), dao động điều hoà với chu kì \({\rm{T}} = 0,2\pi \left( {\rm{s}} \right)\), biên độ bằng \(10{\rm{\;cm}}\). Tính cơ năng của dao động.
Câu 6:
Một con lắc lò xo treo thẳng đứng vào điểm I cố định, quả cầu có khối lượng \(100{\rm{\;g}}\). Con lắc dao động điều hoà theo phương trình \({\rm{x}} = 4{\rm{cos}}10\sqrt {5{\rm{t}}} \left( {{\rm{cm}}} \right)\) với \({\rm{t}}\) tính theo giây. Lấy \({\rm{g}} = 10{\rm{\;m}}/{{\rm{s}}^2}\). Tính độ lớn lực đàn hồi lớn nhất và nhỏ nhất do lò xo tác dụng lên điểm I.
về câu hỏi!