Giải bài tập vật lý 12 - Bài con lắc đơn

Thứ sáu , 21/07/2017, 07:53 GMT+7
     

 

Hôm nay trang congnghegi.com sẽ giúp bạn giả các bài tập vật lý lớp 12 trong sách giáo khoa một cách đầy đủ và chi tiết, bài tập vật lý 12 có lời giải

Các bài đã đi qua:

                                + Lý thuyết - Công thức về vật lý 12

                                + Giải bài tập chương giao động cơ - Giao động điều hòa

                                + Giải bài tập chương giao động cơ - Con lắc lò xo

 

CON LẮC ĐƠN

CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

Câu 1. Thế nào là con lắc đơn? Khảo sát con lắc đơn về mặt động lực học. Chứng minh rằng khi dao động nhỏ sina«a(rad),dao dộng của con lắc dơn lá dao dộng điều hòa.

Giải

Con lắc đơn gồm một vật nhỏ, khối lượng m, treo ởđầu một sợi dây không dãn, khối lượng không đáng kể, dài 1. Khi kéo vật sao cho dây treo lệch khỏi vị trí một góc a và buông nhẹ thì vật sẽ dao động quanh vị trí cân bằng.

Chứng minh:

Chọn chiều dương như hình vẽ. Gốc tọa độ cong tại O; vị trí của m được xác định bởi li độ góc a = OCM hay li độ cong s = OM = la . Trong khi dao động, vật chịu tác dụng của trọng lực p và lực căng T. Lực căng T và lực thành phần Pn của p vuông góc với đường đi nên không làm thay đổi tốc độ của vật. Hợp lực của chúng là lực hướng tâm giữ cho vật chuyển động trên cung tròn.

Lực thành phần p, của p là lực kéo về: Pt =--mg. sina

Nếu li độ góc a nhỏ, thì sina « a (rad), lực kéo về có độ lớn tỉ lệ với li độ:

So sanh với F=-kx,ta thấy

có vai trò của k. Do

đó có vai trò của trong công thức tính chu kì của con lắc.

Vậy khi dao động nhỏ (sin a ≈ a (rad)), con lắc đơn dao động điều

hòa với chu kì:

Câu 2. Viết công thức tính chu kì cùa con lác đơn khi dao động nhò.

Giải

Công thức tính chu kì của con lắc đơn khi dao động nhỏ

Câu 3. Viết biểu thức của động năng, thế năng và cơ năng của con lắc đơn ở vị trí có góc lệch a bất kì. Khi con lắc dao động thì động năng và thế năng của con lác biến thiên như thế nào?

Giải

Phương trình dao động điều hòa của con lắc đơn có dạng:
s = s0 cos(cot + ọ)

Thế năng wt của con lắc đơn là thế năng của vật chịu tác dụng của trọng lực. Nếu chọn vị,trí cân bẳng o làm gốc thế năng thì thế năng khi vật ở vị trí M là: Wt = mgh = mgl(l -cosa)

Chú ý rằng . nhỏ thì

Ta có

Hay trong đó s = la là độ dài của cung OM

Tính động năng

+ Chú ý: ta có cơ năng

Vậy, khi con lắc dao động thì động năng và thế năng chuyển hoá qua lại lẫn nhau, nhưng tổng của chúng là cơ năng được bảo toàn

 

 

Câu 4. Hãy chọn câu đúng
Chu kì của con lắc đơn dao động nhỏ sina * a (rad) là

Giải

Chu kì của con lắc đơn dao đông nhỏ là

Kết quả đúng là D

Câu 5. Hãy chọn câu đúng.

Một con lắc đơn dao động với biên độ góc nhỏ. Chu kì của con lắc không đổi khi:

A.      thay đổi chiều dài con lắc.

B.       thay đổi gia tốc trọng trường.

c. tăng biên độ góc lên đến 30°.

D. thay đổi khối lượng của quả cầu con lắc

Giải

Khi con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ thì chu kì của con lắc không thay đổi khi ta thay đổi khôi lượng của con lắc. Chú ý rằng ở phương án c, khi tăng biên độ góc đến 30°c thì dao động của con lắc đơn không còn đúng là dao động điều hoà nữa, nên chu kì sẽ thay đổi. Kết quả đúng là D.

Câu 6.       Một con lắc đơn được thả không vận tốc đầu từ li độ góc ao. Khi con lắc đi qua vị trí cân bằng thì tốc độ của quả cầu con lắc là bao nhiêu?

Giải

Chọn mốc thế năng là vị trí cân bằng thì cơ năng của con lắc bằng thế năng ở vị trí biên và cũng bằng động năng ở vị trí cân bằng.

Ta có: w t max =mgl(1-cosa0) = Wn max =

=> vmax =. Kết quả đúng là C

Câu 7.        Một con lắc đơn dài / = 2,00m, dao động điều hòa tại một nơi có gia tốc rơi tự do g = 9,8m/s2. Hỏi con lắc thực hiện được bao nhiêu dao động toàn phần trong 5 phút?

Chu kì dao động của con lắc:

Số đao động toàn phần thực hiện trong thời gian t = 5 phút: dao động

--- CẢM ƠN CÁC BẠN ĐÃ ĐỌC BÀI - HY VỌNG BÀI ĐỌC SẼ GIÚP ÍCH CHO CÁC BẠN - TRÂN TRỌNG CẢM ƠN!!! ---

Vật lý lớp 6 - Vật lý lớp 7 - Vật lý lớp 8 - Vật lý lớp 9 - Vật lý lớp 10 - Vật lý lớp 11 - Vật lý lớp 12

 

giai bai tap vat ly 12
bai tap con lac don giải vật lý giai vat ly vat ly 12 olympic vật lý vat ly vật lý