Hướng Dẫn Giải Bài Tập Vật Lý 12 Bài 3: Con Lắc Đơn

Trong chương 1 SGK Vật Lý 12 về dao động cơ học, chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu về cấu tạo và dao động của con lắc đơn. Học xong bài này, các em sẽ hoàn thành được các mục tiêu của bài học như: Điều kiện của quả nặng để con lắc đơn dao động điều hòa, viết công thức tính chu kì, tần số góc của dao động, tính thế năng, động năng, cơ năng của con lắc con lắc đơn,… Từ đó vận dụng kiến ​​thức đã học để giải các bài tập cơ bản và nâng cao trong sách giáo khoa và sách bài tập.

I. Tóm tắt lý thuyết Vật Lý 12 bài 3 – Con lắc đơn

Vật Lý 12 bài 3 – Con lắc đơn là bài học sau khi các em đã học về dao động điều hòa và con lắc lò xo trong những bài học đầu tiên của môn Vật Lý 12. Con lắc đơn cũng là một trường hợp dao động. chuyển động điều hòa, nhưng nó giống và khác con lắc đơn như thế nào. Chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu dưới đây.

1. Cấu tạo của con lắc đơn

Một con lắc đơn gồm một vật nhỏ khối lượng m, được treo vào đầu một sợi dây không dãn có khối lượng không đáng kể chiều dài l, đầu trên của sợi dây được treo vào một điểm cố định.

2. Phương trình dao động điều hòa của con lắc đơn

Phương trình dao động điều hòa của con lắc đơn

– Độ cong Li: s =s0cos(ωt +φ) (đơn vị: cm, m)

– Góc li độ: =α0cos(ωt +φ) (đơn vị: độ, rad)

Chú ý: Khi con lắc đơn dao động điều hòa với biên độ lệch nhỏ và con lắc đi qua mọi lực ma sát thì s=l.α và s0=l.α0 (và 0 có đơn vị là rad).

3. Chu kỳ, tần số dao động và tần số góc của con lắc đơn

Khi con lắc đơn dao động điều hòa thì có:

Chú ý: Con lắc đơn dao động điều hòa, chu kì của nó không phụ thuộc vào khối lượng của vật nặng và biên độ dao động của nó.

4. Năng lượng của con lắc đơn trong dao động điều hòa

Nếu con lắc đơn dao động điều hòa thì năng lượng của con lắc đơn là:

Động năng của con lắc đơn:

Thế năng của con lắc đơn:

Cơ năng của con lắc đơn:

Chú ý: + Nếu bỏ qua ma sát thì cơ năng của con lắc đơn được bảo toàn

+ Công thức trên là viết tắt của mọi độ α 900

Bài tập minh họa Vật Lý 12 bài 3 – Con lắc đơn

Phần bài tập Vật Lý 12 – Con lắc đơn thường bao gồm các bài tập về viết phương trình dao động của con lắc đơn, tính chu kỳ, năng lượng,.. của con lắc đơn. Dưới đây là một số bài tập minh họa logic 12 con lắc đơn như sau:

Bài 1: Một con lắc đơn có chiều dài l = 16 cm. Kéo con lắc này lệch khỏi vị trí cân bằng một góc 90 rồi cho con lắc dao động nhẹ. Bỏ qua ma sát, lấy g = 10 m/s2. Chọn gốc thời gian lúc thả vật, chiều dương là chiều chuyển động ban đầu của con lắc. Viết phương trình dao động của con lắc theo li độ góc

Hướng dẫn giải:

Tần số góc của con lắc:

Li tối đa:

Chúng ta có :

Vậy phương trình dao động của con lắc có chiều dài li là: (rad).

Bài 2: Một con lắc đơn có chiều dài l = 15 cm. Từ vị trí cân bằng con lắc được truyền với vận tốc 10 cm/s theo chiều dương của trục tọa độ. Chọn gốc thời gian lúc thả vật và g= 10 m/s2. Viết phương trình dao động của con lắc đơn có chiều dài li.

Hướng dẫn giải:

Tần số góc của con lắc:

Li tối đa:

Chúng ta có:

Vậy phương trình dao động của con lắc có chiều dài li là: s = 8 cos(8t – π/2) (cm)

Bài 3: Một con lắc đơn dao động điều hòa tại nơi có gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s2, với chu kỳ T = 2s. Tính chiều dài của con lắc này.

Hướng dẫn giải:

Ta có chu kỳ của con lắc: Chiều dài con lắc: = 0,995(m).

Bài 4: Một con lắc đơn có chiều dài l, trong thời gian Δt nó thực hiện được 6 dao động. Nếu giảm chiều dài của nó đi 16 cm thì nó thực hiện được 10 dao động điều hòa trong khoảng thời gian ∆t như ban đầu. Chiều dài của con lắc ban đầu là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải:

Trong thời gian Δt con lắc thực hiện được 6 dao động, nếu giảm chiều dài 16cm thì trong thời gian Δt con lắc cũng thực hiện được 10 dao động. nên ta có biểu thức:

Giải phương trình trên với g = 10 m/s2 ta được kết quả chiều dài l của con lắc là: l=0,25 m = 25 cm.

Thông qua Bài giảng Vật lý 12 bài 3 – Con lắc đơn này, các em cần nắm vững các mục tiêu mà bài học đưa ra: Cấu tạo của con lắc đơn, điều kiện để con lắc đơn dao động điều hòa, công thức tính chu kỳ và các yếu tố khác. năng lượng của con lắc đơn. Hi vọng đây là tài liệu giúp các em học tốt vật lý 12 chương này nói riêng và toàn bộ chương trình nói chung.

Bạn thấy bài viết Hướng Dẫn Giải Bài Tập Vật Lý 12 Bài 3: Con Lắc Đơn có khắc phục đươc vấn đề bạn tìm hiểu ko?, nếu ko hãy comment góp ý thêm về Hướng Dẫn Giải Bài Tập Vật Lý 12 Bài 3: Con Lắc Đơn bên dưới để Trường THPT Nguyễn Quán Nho có thể thay đổi & cải thiện nội dung tốt hơn cho các bạn nhé! Cám ơn bạn đã ghé thăm Website: thptnguyenquannho.edu.vn của Trường THPT Nguyễn Quán Nho

Nhớ để nguồn bài viết này: Hướng Dẫn Giải Bài Tập Vật Lý 12 Bài 3: Con Lắc Đơn của website thptnguyenquannho.edu.vn

Chuyên mục: Giáo dục