Khảo sát dao động điều hoà của một con lắc lò xo nằm ngang, gốc thế năng được chọn tại vị trí cân bằng. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi của thế năng vào li độ dao động của con lắc được cho như Hình 3.10.

Điền số thích hợp vào chỗ trống trong các phát biểu sau (số cần điền được làm tròn đến hàng đơn vị).

a) Thế năng cực đại của con lắc là ....... mJ.

b) Cơ năng của vật là ........ mJ.

c) Khi vật có li độ x = x₁, động năng của vật bằng ...... mJ.

d) Khi vật có li độ x = x₂, thế năng của vật bằng ...... mJ.

Biên độ dao động của vật: A = 4 cm.

Trên trục Ot, 5 ô tương ứng 0,75 s. Suy ra, 1 ô tương ứng Dt= 0,15 s.

Chu kì dao động của vật: T = 6Dt = 0,9 (s).

Trên trục Ox, 2 ô tương ứng 4 cm. Do đó, 1 ô tương ứng 2 cm. Suy ra, tại thời điểm ban đầu (t=0), vật có li độ 2 cm và đi theo chiều âm (đồ thị đi xuống).

Tại thời điểm t = 0,75 s, vật đang ở vị trí biên dương.

Đáp án A.

Từ đồ thị, ta có:

+ Khoảng thời gian từ thời điểm t đến thời điểm 1,25 s là một nửa chu kì dao động của cả vật (1) và vật (2). Do đó, hai vật có cùng chu kì dao động nên có cùng tần số dao động. Vậy phát biểu a) đúng.

+ Hai vật có cùng biên độ (tương ứng 2 ô tính theo trục Ox) nên phát biểu b) đúng.

+ Một nửa chu kì của vật (1) tương ứng 4 ô trên trục Ot. Do đó, chu kì dao động của vật (1) tương ứng 8 ô. Mà từ t = 0 đến t= 1,25 s tương ứng hơn 5 ô trên Ot, do đó phát biểu c) sai.

+ Tại thời điểm 1,25 s, vật (1) đi qua vị trí cân bằng theo chiều dương (đồ thị đi lên) còn vật (2) đang ở vị trí biên dương. Suy ra hai vật dao động vuông pha, hay độ lệch pha của hai dao động là \(\frac{\pi }{2}\) rad. Vậy phát biểu d) đúng.