Hình chiếu của một chất điểm chuyển động tròn đều lên một đường kính của quỹ đạo có chuyển động là dao động điều hòa. Phát biểu nào đúng, phát biểu nào sai?

(a) Tần số góc của dao động điều hòa bằng tốc độ góc của chuyển động tròn đều.

(b) Biên độ của dao động điều hòa bằng bán kính của chuyển động tròn đều.

(c) Lực kéo về trong dao động điều hòa có độ lớn bằng độ lớn lực hướng tâm trong chuyển động tròn đều.

(d) Tốc độ cực đại của dao động điều hòa gấp hai lần tốc độ dài của chuyển động tròn đều.

Dao động tự do sẽ dao động theo chu kì riêng, chỉ phụ thuộc vào các đặc tính của hệ mà không phụ thuộc vào các yếu tố bên ngoài \( \Rightarrow \)a) đúng, b) sai.

Vận tốc của dao động tự do không biến đổi đều theo thời gian (ví dụ vận tốc của con lắc lò xo hay con lắc đơn biến đổi điều hòa) \( \Rightarrow \) c) sai.

Biên độ của dao động tự do phụ thuộc vào cách kích thích ban đầu\( \Rightarrow \) d) sai.

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

Bài cho biết:

Ở thời điểm t₁:\({x_1} = 4\,\left( {cm} \right),\,{v_1} = 30\pi \,\left( {cm/s} \right).\)

Ở thời điểm t₂:\({x_2} = 3\,\left( {cm} \right),\,{v_2} = 40\pi \,\left( {cm/s} \right).\)

Liên hệ giữa x và v: \(\frac{{{x^2}}}{{{A^2}}} + \frac{{{v^2}}}{{{{\left( {\omega A} \right)}^2}}} = 1\,\,\,\,\,\,\,\,\,\left( 1 \right)\)

Thay các giá trị x và v ở hai thời điểm vào (1) ta có hệ phương trình:

\[\left\{ \begin{array}{l}\frac{{{4^2}}}{{{A^2}}} + \frac{{{{\left( {30\pi } \right)}^2}}}{{{{\left( {\omega A} \right)}^2}}} = 1\\\frac{{{3^2}}}{{{A^2}}} + \frac{{{{\left( {40\pi } \right)}^2}}}{{{{\left( {\omega A} \right)}^2}}} = 1\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}\frac{1}{{{A^2}}} = \frac{1}{{25}}\\\frac{1}{{{{\left( {\omega A} \right)}^2}}} = \frac{1}{{2500{\pi ^2}}}\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}A = 5\\\omega A = 50\pi \end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}A = 5\\\omega = 10\pi \end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}A = 5\\f = 5\end{array} \right.\]