Cho đồ thị vận tốc – thời gian của một vật dao động điều hòa như hình. Biết rằng khối lượng của vật là 0,15 kg.

 

a) Chu kì dao động của vật là 0,2 s.

b) Biên độ dao động của vật là 3 cm.

c) Cơ năng của vật là 0,5 J.

d) Tại thời điểm 100 ms gia tốc của vật là \[60\pi \](m/s²).

a) Dựa vào đồ thị, chu kì của dao động \(T = \)5 ô,suy ra : \(T = 100\left( {ms} \right) = 0,1\left( s \right)\)

b) Tần số góc của dao động: \(\omega  = \frac{{2\pi }}{T} = 20\pi \left( {rad/s} \right)\)

Dựa vào đồ thị, ta thấy rằng, tốc độ cực đại của vật là:

\({v_{\max }} = \omega A = 3\left( {m/s} \right) \Leftrightarrow A = \frac{3}{{20\pi }}\left( m \right) = \frac{{15}}{\pi }\left( {cm} \right)\)

c) Cơ năng của vật dao động: \[{\rm{W}} = \frac{1}{2}k{A^2} = \frac{1}{2}m{\omega ^2}{A^2} = \frac{1}{2}.0,15.{\left( {20\pi } \right)^2}.{\left( {\frac{3}{{20\pi }}} \right)^2} = 0,675J\]

d) Tại thời điểm \(t = 100\,\left( {ms} \right)\), vật có vận tốc bằng 0 và đang đi theo chiều dương, do đó vật đang ở biên âm: \(x =  - \frac{{15}}{\pi }\left( {cm} \right)\) và gia tốc: \(a =  - {\omega ^2}.x =  - {\left( {20\pi } \right)^2}.\left( { - \frac{3}{{20\pi }}} \right) = 60\pi \left( {m/{s^2}} \right)\)