Tiến hành thí nghiệm với hai con lắc lò xo A và B có quả nặng và chiều dài tự nhiên giống nhau nhưng độ cứng lần lượt là k và 2k. Hai con lắc được treo thẳng đứng vào cùng giá đỡ, kéo hai quả nặng đến cùng một vị trí ngang nhau rồi thả nhẹ cùng lúc. Khi đó năng lượng dao động của con lắc B gấp 8 lần năng lượng dao động của con lắc A. Gọi tA và tB là khoảng thời gian ngắn nhất kể từ lúc bắt đầu thả hai vật đến khi lực đàn hồi của hai con lắc có độ lớn nhỏ nhất. Tỉ số \(\frac{{{t_B}}}{{{t_A}}}\) bằng
A. \(\frac{3}{{2\sqrt 2 }}\)
B. \(\frac{{\sqrt 2 }}{3}\)
C. \(\frac{{3\sqrt 2 }}{2}\)
D. \(\frac{3}{2}\)
Lời giải của giáo viên
Chu kì của hai con lắc là: \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}} {{T_A} = 2\pi \sqrt {\frac{m}{k}} }\\ {{T_B} = 2\pi \sqrt {\frac{m}{{2k}}} } \end{array}} \right. \Rightarrow {T_A} = \sqrt 2 {T_B}\)
Độ giãn của lò xo ở vị trí cân bằng của hai con lắc là: \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}} {\Delta {l_A} = \frac{{mg}}{k}}\\ {\Delta {l_B} = \frac{{mg}}{{2k}}} \end{array}} \right. \Rightarrow \Delta {l_A} = 2\Delta {l_B}\)
Năng lượng dao động của hai con lắc là: \({W_B} = 8{W_A} \Rightarrow \frac{1}{2}\left( {2k} \right){A_B}^2 = 8\frac{1}{2}k{A_A}^2 \Rightarrow {A_B} = 2{A_A}\)
Ở thời điểm đầu, độ giãn của lò xo của hai con lắc là: \({x_A} = {x_B} \Rightarrow \Delta {l_A} + {A_A} = \Delta {l_B} + {A_B}\)
\( \Rightarrow \Delta {l_A} + {A_A} = \frac{1}{2}\Delta {l_A} + 2{A_A} \Rightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{l}} {{A_A} = \frac{1}{2}\Delta {l_A}}\\ {{A_B} = 2\Delta {l_B}} \end{array}} \right.\)
Ta có hình vẽ:
Từ hình vẽ ta thấy trong quá trình dao động, lò xo của con lắc A luôn giãn, độ lớn lực đàn hồi của con lắc A nhỏ nhất khi nó ở biên âm, khi đó: \({t_A} = \frac{{{T_A}}}{2} = \frac{{\sqrt 2 {T_B}}}{2}\)
Con lắc B có độ lớn lực đàn hồi nhỏ nhất bằng 0 khi lò xo không biến dạng, khi đó li độ của con lắc là: \({x_B} = - \Delta {l_B} = - \frac{{{A_B}}}{2}\)
Ta có vòng tròn lượng giác:
Từ vòng tròn lượng giác, ta thấy từ lúc thả vật B đến khi lò độ lớn lực đàn hồi nhỏ nhất, vecto quay được góc: \(\Delta \varphi = \frac{{2\pi }}{3}{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \left( {rad} \right)\)
Khi đó, ta có: \({t_B} = \frac{{\Delta \varphi }}{{{\omega _B}}} = \frac{{\frac{{2\pi }}{3}}}{{\frac{{2\pi }}{{{T_B}}}}} = \frac{{{T_B}}}{3} \Rightarrow \frac{{{t_A}}}{{{t_B}}} = \frac{{\frac{{\sqrt 2 {T_B}}}{2}}}{{\frac{{{T_B}}}{3}}} = \frac{{3\sqrt 2 }}{2}\)
CÂU HỎI CÙNG CHỦ ĐỀ
Giả sử trong một phản ứng hạt nhân, tổng khối lượng của các hạt trước phản ứng nhỏ hơn tổng khối lượng của các hạt sau phản ứng là 0,02u, lấy\(1u{c^2} = 931MeV\) . Phản ứng hạt nhân này:
Một mạch điện xoay chiều chỉ chứa tụ điện có điện dung \(C = \frac{{200}}{\pi }\mu F\), cường độ dòng điện tức thời qua mạch có biểu thức \(i = 4\sqrt 2 \cos (100\pi t + \frac{\pi }{3})A\). Biểu thức điện áp giữa hai đầu đoạn mạch là:
Công thoát của electron khỏi đồng là \(6,{625.10^{ - 19}}J\). Cho \(h = 6,{625.10^{ - 34}}J.s;c = {3.10^8}m/s\) . Giới hạn quang điện của đồng là:
Hạt nhân X phóng xạ biến đổi thành hạt nhân Y. Ban đầu (t = 0), có một mẫu chất X nguyên chất. Tại thời điểm t1 và t2, tỉ số giữa số hạt nhân Y và số hạt nhân X ở trong mẫu tương ứng là 2 và 3. Tại thời điểm \({t_3} = {t_1} + 3{t_2}\) tỉ số đó là:
Một máy phát điện xoay chiều ba pha đang hoạt động bình thường, ba suất điện động xuất hiện trong ba cuộn dây của máy có cùng tần số, cùng biên độ và từng đôi một lệch pha nhau một góc :
Phát biểu nào sau đây sai khi nói về photon ánh sáng:
Một học sinh tiến hành thí nghiệm đo bước sóng ánh sáng bằng phương pháp giao thoa khe Yâng. Học sinh đó đo được khoảng cách hai khe \(a = 1,20 \pm 0,03{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \left( {mm} \right)\), khoảng cách từ hai khe đến màn \(D = 1,60 \pm 0,05{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \left( m \right)\) và độ rộng của 10 khoảng vân \(L = 8,00 \pm 0,18{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \left( {mm} \right)\) . Sai số tương đối của phép đo là
Một sóng điện từ có tần số 30MHz truyền trong chân không với tốc độ 3.108m/s thì có bước sóng là:
Âm sắc là một đặc trưng sinh lí của âm gắn liền với
\(_{84}^{210}Po\) là chất phóng xạ \(_2^4He\), có chu kì bán rã là 138 (ngày đêm). Ban đầu nhận được m0 (g) \(_{84}^{210}Po\) . Sau X ngày đêm kể từ thời điểm ban đầu, khối lượng hạt \(_2^4He\) tạo thành là m1, khối lượng hạt \(_{84}^{210}Po\) còn lại là m2, biết \(\frac{{{m_1}}}{{{m_2}}} = \frac{4}{5}\). Giá trị của X gần nhất với giá trị nào dưới đây?
Theo mẫu nguyên tử Bo, bán kính quỹ đạo dừng thứ K của electron trong nguyên tử hidro là r0. Khi electron chuyển động trên quỹ đạo O thì bán kính là:
Một hạt chuyển động có tốc độ rất lớn \(v = 0,6c\) . Nếu tốc độ của hạt tăng \(\frac{4}{3}\) lần thì động năng của hạt tăng bao nhiêu lần?
Đặt một điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch gồm một điện trở thuần R và cuộn cảm thuần có cảm kháng \({Z_L} = R\sqrt 3 \) mắc nối tiếp. Hệ số công suất của đoạn mạch bằng
Trong máy quang phổ lăng kính, lăng kính có tác dụng: