Một chất điểm dao động điều hòa với biên độ bằng 4 cm và tần số bằng 2,5 Hz. Tốc độ cực đại và gia tốc cực đại của chất điểm trong quá trình dao động lần lượt là bao nhiêu?

Đối chiếu phương trình \[x = 5\cos \left( {\pi t - \frac{{2\pi }}{3}} \right)\] cm với phương trình định nghĩa dao động điều hòa \[x = A\cos \left( {\omega t + \varphi } \right)\] thì

+ Tần số góc \[\omega  = \pi \,\left( {rad/s} \right)\], sử dụng công thức \[\omega  = 2\pi f = \frac{{2\pi }}{T}\] ta tính được

Tần số \[f = 0,5Hz\] và chu kỳ T = 1 s.

+ Pha ban đầu của vật phải là \[ - \frac{{2\pi }}{3}\]

+ Pha dao động tại thời điểm t là \[\left( {\pi t - \frac{{2\pi }}{3}} \right)\], sau đó thay \[t = 1,5s\] vào ta được \[\left( {\pi 1,5 - \frac{{2\pi }}{3}} \right) = \frac{{5\pi }}{6}\]

Đáp án: a) Sai; b) Đúng; c) Sai; d) Đúng.

Với dao động điều hòa của con lắc lò xo, ta có

\(\left\{ \begin{array}{l}{{\rm{W}}_d} = {\rm{W}} - {{\rm{W}}_t}\\\frac{{{{\rm{W}}_d}}}{{\rm{W}}} = \frac{{{\rm{W}} - {{\rm{W}}_t}}}{{\rm{W}}}\end{array} \right. \Rightarrow \frac{{{{\rm{W}}_d}}}{{\rm{W}}} = \frac{{{A^2} - {x^2}}}{{{x^2}}}\)

Với giả thuyết bài toán ta có: \(\frac{{{{\rm{W}}_d}}}{{\rm{W}}} = \frac{{{{10}^2} - {5^2}}}{{{{10}^2}}} = \frac{3}{4} \Leftrightarrow \frac{{0,3}}{{\rm{W}}} = \frac{3}{4} \Rightarrow {\rm{W}} = 0,4J\)

Độ cứng của lò xo \({\rm{W}} = \frac{1}{2}k{A^2} \Leftrightarrow 0,4 = \frac{1}{2}k.{\left( {{{10.10}^{ - 2}}} \right)^2} \Rightarrow k = 80\) N/m.