Năng lượng con lắc đơn
Bài trước bọn họ đã điều tra khảo sát về hễ lực học tập và năng lượng của của nhỏ lắc lò xo, còn trong bài bác này chúng ta sẽ khám phá về bé lắc solo cũng với điều tra về rượu cồn lực học tập và tích điện của nó.
Bạn đang xem: Năng lượng con lắc đơn
Vậy bé lắc đối kháng là gì? chu kỳ luân hồi và tần số của nhỏ lắc đối kháng được tính như thế nào? gắng năng của nhỏ lắc solo có gì không giống so với nhỏ lắc lò xo? chúng ta cùng khám phá qua bài viết này, đồng thời qua đó giải các bài tập vận dụng về con lắc đơn.
I. Nhỏ lắc đối chọi là gì?
1. Định nghĩa bé lắc đơn
° con lắc đơn là một trong những hệ có một vật nhỏ dại khối lượng m, treo ngơi nghỉ đầu một gai dây không dãn, cân nặng không đáng kể, chiều lâu năm l, đầu trên gai dây được treo vào điểm chũm định.
2. Vị trí cân đối của con lắc đơn
- Là vị trí cơ mà dây treo có phương trực tiếp đứng.
- Kéo vơi quả cầu mang lại dây treo lệch khỏi vị trí cân bằng một góc rồi thả ra, ta thấy nhỏ lắc dao động xung quanh vị trí thăng bằng trong mặt phẳng thẳng đứng trải qua điểm treo và vị trí ban đầu của vật. Ta hãy xét xem dao động của con lắc đơn có phải là dao động điều hòa tốt không?
II. Con lắc đơn: điều tra khảo sát về mặt rượu cồn lực học
1. điều tra khảo sát con lắc solo về mặt cồn lực học
- điều tra khảo sát con lắc đối kháng như hình trên
- trong khi dao động, vật chịu công dụng của trọng lực và lực căng . Trọng lực gồm 2 yếu tố là và
- hòa hợp lực của và là lực hướng trọng tâm giữ mang lại vật chuyển động bên trên cung tròn.
- Lực thành phần là sức kéo về và có mức giá trị sau: Pt=-mgsinα.
⇒ Vậy dao động của nhỏ lắc đơn không phải là dao động điều hòa.
- Nếu li độ góc α nhỏ dại thì sinα≈α (rad) buộc phải lực kéo về có độ khủng tỉ lệ với li độ:
- so sánh với sức lực kéo về của nhỏ lắc xoắn ốc F = -kx. Ta thấy mg/l tất cả vai trò của k ⇒ l/g = m/k
⇒ Vậy, lúc dao động nhỏ thi sinα≈α (rad), con lắc 1-1 dao động điều hòa theo phương trình:
• Li độ cong: s = s0cos(ωt+φ). (cm,m);
• Li độ góc: α = α0cos(ωt+φ). (độ,rad);
* lưu ý:
° bé lắc đơn giao động điều hòa khi góc lệch bé dại và bỏ qua mất mọi ma sát.
° s = l.α và s0 = l.α0 (với α và α0 có đơn vị rad).
2. Chu kì, tần số cùng tần số góc của con lắc đơn
- công thức tính tần số góc của nhỏ lắc đơn:
- công thức tính chu kì của con lắc đơn:
- cách làm tính tần số của nhỏ lắc đơn:
- Như vậy: khi bé lắc đơn giao động điều hòa thì chu kì của chính nó không nhờ vào vào trọng lượng vật nặng cùng biên độ.
III. Nhỏ lắc đơn: điều tra về phương diện năng lượng
1. Động năng của nhỏ lắc đơn
- công thức tính rượu cồn năng của nhỏ lắc đơn:
Wđ=12mv2">
2. Thế năng của con lắc đối kháng ở li độ góc α
- cách làm tính vắt năng của nhỏ lắc đơn:
Wt=mgl(1−cosα)">
3. Cơ năng của con lắc đơn
- Cơ năng của bé lắc 1-1 được bảo toàn nếu làm lơ mọi ma sát, bí quyết tính cơ năng:
W=12mv2+mgl(1−cosα)">
W=12mv2+mgl(1−cosα)"> hay
W=12mv2+mgl(1−cosα)">IV. Bài tập về nhỏ lắc solo và lời giải
° bài xích 1 trang 17 SGK đồ vật lý 12: Thế như thế nào là con lắc đơn? điều tra khảo sát dao cồn của nhỏ lắc đối chọi về mặt hễ lực học. Minh chứng rằng khi dao động nhỏ tuổi (sinα ≈ α (rad)), giao động của bé lắc 1-1 là xê dịch điều hòa.
* giải mã bài 1 trang 17 SGK thứ lý 12:
+ giải thuật bài này là phần nội dung khảo sát về cồn lực học ở bên trên của bài bác viết.
- Xét nhỏ lắc như hình sau:
- lựa chọn gốc tọa độ tại vị trí cân nặng bằng, chiều dương hướng từ trái sang phải.
- Tai địa điểm M bất kì vật m được khẳng định bởi li độ góc
◊ Lưu ý: α, s có giá trị dương khi lệch khỏi vị trí cân đối theo chiều dương và ngược lại.
Xem thêm: 32 Đội Dự World Cup 2018 - Giải Vô Địch Bóng Đá Thế Giới 2018
- Tại địa chỉ M, đồ vật chịu chức năng trọng lực và lực căng .
- lúc đó được đối chiếu thành 2 thành phần: theo phương vuông góc với đường đi và theo phương tiếp con đường với quỹ đạo.
- Lực căng và thành phần vuông góc với lối đi nên ko làm thay đổi tốc độ của vật.
- yếu tắc lực là khả năng kéo về có giá trị Pt = -mgsinα (1)
- nếu li độ góc α bé dại thì sinα ≈ α (rad) thì so sánh với khả năng kéo về của con lắc lốc xoáy F = -kx. Ta thấy mg/l có vai trò của k ⇒ l/g = m/k
⇒ Vậy lúc dao động bé dại
° Bài 2 trang 17 SGK đồ gia dụng lý 12: Viết công thức tính chu kì của bé lắc 1-1 khi dao động nhỏ.
* Lời giải Bài 2 trang 17 SGK đồ vật lý 12:
- Chu kì dao động của con lắc đơn khi dao động nhỏ dại được tính theo công thức:
° Bài 3 trang 17 SGK đồ dùng lý 12: Viết biểu thức của đụng năng, vắt năng cùng cơ năng của con lắc đơn tại phần có góc lệch α bất kì.
* Lời giải Bài 3 trang 17 SGK đồ vật lý 12:
- Động năng của bé lắc tại địa điểm góc lệch α bất kì:
- nắm năng của nhỏ lắc tại địa chỉ góc lệch α bất kể Wt = mgl.(1 – cosα) (mốc tính thay năng trên vị trí cân bằng).
- Cơ năng: Nếu bỏ lỡ mọi ma gần kề thì cơ năng của bé lắc 1-1 được bảo toàn.
W = Wt + Wđ = 
- Khi bé lắc dao động: cồn năng tăng thì cố năng bớt và ngược lại.
° Bài 4 trang 17 SGK thứ lý 121: Hãy chọn giải đáp đúng. Chu kì của nhỏ lắc 1-1 dao động bé dại (sinα ≈ α (rad)) là:
A.
C.
* giải thuật bài 4 trang 17 SGK vật dụng lý 121:
- Đáp án đúng: D.
° Bài 5 trang 17 SGK đồ lý 12: Hãy chọn giải đáp đúng: Một con lắc đơn giao động với biên độ góc nhỏ. Chu kì của nhỏ lắc không đổi khác khi :
A. Chuyển đổi chiều dài của nhỏ lắc.
B. đổi khác gia tốc trọng trường
C. Tăng biên độ góc đến 30o
D. Chuyển đổi khối lượng của nhỏ lắc.
* giải mã bài 5 trang 17 SGK đồ gia dụng lý 12:
- Đáp án đúng: D. Thay đổi khối lượng của nhỏ lắc.
- Chu kì của con lắc đơn phụ thuộc vào l, g với biên độ góc không nhờ vào vào cân nặng m. T không đổi khi biến đổi khối lượng m của bé lắc.
° Bài 6 trang 17 SGK vật lý 12: Một nhỏ lắc đối chọi khi được thả không gia tốc đầu trường đoản cú li độ góc α0. Khi con lắc trải qua vị trí cân đối thì tốc độ của trái cầu bé lắc là bao nhiêu?
A.
B.
C.
D.
* giải mã bài 6 trang 17 SGK vật dụng lý 12:
- Đáp án đúng: C.
- Dùng định hiện tượng bảo toàn cơ năng, tại biên cùng tại vị trí cân nặng bằng. Khi nhỏ lắc qua vị trí cân bằng thì cố kỉnh năng bởi 0, rượu cồn năng cựa đại (bằng cơ năng):
