Một con lắc lò xo treo thẳng đứng, đầu trên của lò xo được giữ cố định, đầu dưới gắn với một vật nặng. Khi vật nặng đứng cân bằng thì lò xo giãn 4 cm. Cho \(g=10m/{{s}^{2}}\) và lấy xấp xỉ \({{\pi }^{2}}=10\). Kích thích cho vật dao động điều hòa theo phương thẳng đứng thì thấy trong môt chu kì dao động, khoảng thời gian lò xo bị nén là \(\frac{2}{15}s\). Chọn trục tọa độ trùng với phương dao động của vật, chiều dương hướng xuống dưới, gốc tọa độ tại vị trí cân bằng. Chọn gốc thời gian, t=0, là lúc vật qua vị trí lò xo giãn 8 cm và đang chuyển động chậm dần. Pha ban đầu của dao động là
A. \(\frac{\pi }{3}\)
B. \(\frac{2\pi }{3}\)
C. \(-\frac{\pi }{3}\)
D. \(-\frac{2\pi }{3}\)
Lời giải của giáo viên
Khi lò xo cân bằng
\({{F}_{dh}}=P\Rightarrow k\Delta \ell =mg\Rightarrow {{\omega }^{2}}=\frac{k}{m}=\frac{g}{\Delta \ell }\)
Chu kì dao động
\(T=2\pi \sqrt{\frac{\Delta \ell }{g}}=2\pi \sqrt{\frac{0,04}{10}}=0,4\left( s \right)\)
Thời gian lò xo nén trong một chu kì là \(\Delta t=\frac{2}{15}=\frac{T}{3}\) tương ứng với một cung \(\alpha =\frac{2\pi }{3}\) trên đường tròn (hình vẽ).
Trong một chu kì dao động, thời gian lò xo bị nén là khoảng thời gian vật đi từ vị trí không biến dạng đến biên âm rồi trở về vị trí không biến dạng, ta có thể suy luận
\(\alpha =\frac{2\pi }{3}rad\Rightarrow \Delta \ell =\frac{A}{2}\Rightarrow A=2\Delta \ell =8\left( cm \right)\)
Khi lò xo giãn 8 cm thì li độ \(x=4cm=\frac{A}{2}\), do vật đang chuyền động chậm dần nên đang đi ra biên dương, như vậy ban đầu vật đang ở vị trí Mo trên đường tròn \(\Rightarrow {{\varphi }_{o}}=-\frac{\pi }{3}rad\)
CÂU HỎI CÙNG CHỦ ĐỀ
Cho đoạn mạch AB gồm cuộn cảm thuần L, điện trở \(R=50\Omega \) và tụ điện mắc nối tiếp theo thứ tự đó. Khi đặt vào hai đầu đoạn mạch AB điện áp \(u=100\sqrt{2}\cos 100\pi t\,\left( V \right)\) (t tính bằng s) thì điện áp giữa hai đầu đoạn mạch chứa L và R có biểu thức \({{u}_{LR}}=200\sqrt{2}\cos \left( 100\pi t+\frac{\pi }{3} \right)\,\left( V \right)\). Công suất tiêu thụ của đoạn mạch AB bằng
Xét trường hợp ánh sáng đỏ có bước sóng là 0,75 μm trong chân không, cho các hằng số \(h={{6,625.10}^{-34}}J.s;\,c={{3.10}^{8}}\,m/s\) và \(e={{1,6.10}^{-19}}C\). Năng lượng phôtôn của ánh sáng này có giá trị bằng
Khi nói về sóng cơ học, phát biểu nào dưới đây là sai?
Đặc tính nào sau đây của dòng điện xoay chiều là khác với dòng điện không đổi?
Một hạt nhân đang đứng yên thì phóng xạ ra hạt \(\alpha \) và chuyển thành hạt nhân khác. Trong trường hợp này, động năng của hạt \(\alpha \) sinh ra
Một ống phát tia X có công suất 400 W đang hoạt động ổn định ở điện áp 10 kV. Cho hằng số \(e={{1,6.10}^{-19}}C\) . Tổng số hạt electron chạy qua ống trong mỗi giây xấp xỉ bằng
Cho mạch điện như hình vẽ. Nguồn điện có suất điện động \(\xi =24V\) và điện trở trong \(r=1\,\Omega \). Trên các bóng đèn Đ1; Đ2 lần lượt có ghi 12V-6W và 12V-12W. Điện trở thuần có giá trị \(R=3\,\Omega \). Cường độ dòng điện chạy qua các bóng đèn có giá trị
Cường độ dòng điện \(i=2\cos 100\pi t\,\left( A \right)\) (t tình bằng s) có tần số góc bằng
Hai dòng điện không đổi có cường độ \({{I}_{1}}=6A\) và \({{I}_{2}}=9A\) chạy ngược chiều trong hai dây dẫn thẳng, rất dài, song song với nhau và cách nhau 10 cm trong chân không. Cảm ứng từ do hệ hai dòng điện gây ra tại điểm M cách dây dẫn mang dòng điện I1 một đoạn 6 cm và cách dây dẫn mang dòng điện I2 một đoạn 8 cm có độ lớn bằng
Trong dao động cơ điều hòa, những đại lượng nào sau đây có tần số dao động đúng bằng tần số của Li độ?
Người ta bắn chùm hạt \(\alpha \) vào hạt nhân \({}_{4}^{9}Be\), phản ứng hạt nhân xảy ra làm xuất hiện một hạt nơtron tự do. Sản phẩm còn lại của phản ứng là
Cho một máy biến áp lý tưởng đang hoạt động ổn định, tần số của điện áp giữa hai đầu cuộn thứ cấp
Một con lắc đơn có vật nhỏ mang điện tích dương được treo ở một nơi trên mặt đất trong điện trường đều có cường độ điện trường \(\overrightarrow{E}\). Khi \(\overrightarrow{E}\) hướng thẳng đứng xuống dưới thì con lắc dao động điều hòa với chu kì \({{T}_{1}}\). Khi \(\overrightarrow{E}\) có phương nằm ngang thì con lắc dao động điều hòa với chu kì \({{T}_{2}}\). Biết trong hai trường hợp, độ lớn cường độ điện trường bằng nhau. Tỉ số \(\frac{{{T}_{2}}}{{{T}_{1}}}\) có thể nhận giá trị nào sau đây?
Trong thí nghiệm về giao thoa sóng ở mặt chất lỏng, tại hai điểm \({{S}_{1}}\) và \({{S}_{2}}\) có hai nguồn dao động cùng pha theo phương thẳng đứng phát ra hai sóng kết hợp với tần số 20 Hz. Ở mặt chất lỏng, tại điểm M cách \({{S}_{1}}\) và \({{S}_{2}}\) lần lượt là 8cm và 15 cm có cực tiểu giao thoa. Biết số cực đại giao thoa trên các đoạn thẳng \(M{{S}_{1}}\) và \(M{{S}_{2}}\) lần lượt là m và \(m+7\). Tốc độ truyền sóng ở mặt chất lỏng là