Bài trước họ đã điều tra khảo sát về cồn lực học và năng lượng của của bé lắc lò xo, còn trong bài bác này chúng ta sẽ mày mò về bé lắc đối chọi cũng với khảo sát về rượu cồn lực học tập và tích điện của nó.
Bạn đang xem: Tần số dao động của con lắc đơn
Vậy con lắc đơn là gì? chu kỳ và tần số của bé lắc đối chọi được tính như thế nào? vắt năng của bé lắc solo có gì khác so với bé lắc lò xo? bọn họ cùng tìm hiểu qua nội dung bài viết này, đồng thời qua đó giải các bài tập áp dụng về nhỏ lắc đơn.
I. Bé lắc đơn là gì?
1. Định nghĩa nhỏ lắc đơn
° bé lắc đơn là 1 hệ tất cả một vật nhỏ tuổi khối lượng m, treo ở đầu một gai dây ko dãn, cân nặng không đáng kể, chiều lâu năm l, đầu trên gai dây được treo vào điểm nuốm định.
2. Vị trí cân đối của bé lắc đơn
- Là vị trí nhưng mà dây treo gồm phương thẳng đứng.
- Kéo nhẹ quả cầu mang lại dây treo lệch ngoài vị trí thăng bằng một góc rồi thả ra, ta thấy nhỏ lắc dao động xung quanh vị trí cân bằng trong phương diện phẳng trực tiếp đứng đi qua điểm treo và vị trí ban đầu của vật. Ta hãy xét coi dao động của con lắc đơn liệu có phải là dao động điều hòa hay không?
II. Nhỏ lắc đơn: khảo sát về mặt cồn lực học
1. điều tra khảo sát con lắc 1-1 về mặt cồn lực học
- khảo sát điều tra con lắc đối kháng như hình trên
- trong khi dao động, vật chịu tác dụng của trọng lực và lực căng . Trọng lực gồm 2 thành phần là và
- phù hợp lực của và là lực hướng vai trung phong giữ mang đến vật chuyển động trên cung tròn.
- Lực thành phần là sức kéo về và có mức giá trị sau: Pt=-mgsinα.
⇒ Vậy dao động của con lắc đơn chưa phải là dao động điều hòa.
- Nếu li độ góc α bé dại thì sinα≈α (rad) nên lực kéo về gồm độ mập tỉ lệ cùng với li độ:
- so sánh với sức kéo về của con lắc lò xo F = -kx. Ta thấy mg/l gồm vai trò của k ⇒ l/g = m/k
⇒ Vậy, lúc dao động nhỏ tuổi thi sinα≈α (rad), con lắc đối kháng 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);
* giữ ý:
° con lắc đơn xê dịch điều hòa lúc góc lệch nhỏ dại và làm lơ mọi ma sát.
° s = l.α cùng s0 = l.α0 (với α và α0 có đơn vị chức năng rad).
2. Chu kì, tần số với tần số góc của bé lắc đơn
- phương pháp tính tần số góc của nhỏ lắc đơn:
- cách làm tính chu kì của nhỏ lắc đơn:
- bí quyết tính tần số của bé lắc đơn:
- Như vậy: khi bé lắc đơn xấp xỉ điều hòa thì chu kì của chính nó không dựa vào vào khối lượng vật nặng cùng biên độ.
III. Con lắc đơn: khảo sát về khía cạnh năng lượng
1. Động năng của con lắc đơn
- công thức tính đụng năng của con lắc đơn:
Wđ=12mv2">
2. Thế năng của con lắc đối chọi ở li độ góc α
- phương pháp tính nuốm năng của bé lắc đơn:
Wt=mgl(1−cosα)">
3. Cơ năng của con lắc đơn
- Cơ năng của nhỏ lắc đơn được bảo toàn nếu bỏ lỡ mọi ma sát, cách làm tính cơ năng:
W=12mv2+mgl(1−cosα)">
W=12mv2+mgl(1−cosα)"> hay
W=12mv2+mgl(1−cosα)">IV. Bài tập về bé lắc đối chọi và lời giải
° bài 1 trang 17 SGK trang bị lý 12: Thế làm sao là con lắc đơn? điều tra khảo sát dao đụng của con lắc đối kháng về mặt đụng lực học. Chứng minh rằng khi dao động nhỏ tuổi (sinα ≈ α (rad)), giao động của nhỏ lắc 1-1 là dao động điều hòa.
* giải thuật bài 1 trang 17 SGK đồ vật lý 12:
+ giải mã bài này là phần nội dung khảo sát điều tra về cồn lực học ở bên trên của bài xích viết.
- Xét nhỏ lắc như hình sau:
- chọn gốc tọa độ trên vị trí cân nặng bằng, chiều dương phía từ trái lịch sự phải.
- Tai vị trí M bất kể vật m được khẳng định bởi li độ góc
◊ Lưu ý: α, s có mức giá trị dương khi lệch ngoài vị trí thăng bằng theo chiều dương với ngược lại.
- Tại địa điểm M, thứ chịu tác dụng trọng lực và lực căng .
- lúc đó được so sánh thành 2 thành phần: theo phương vuông góc với đường đi và theo phương tiếp tuyến đường với quỹ đạo.
- Lực căng và thành phần vuông góc với đường đi nên ko làm chuyển đổi tốc độ của vật.
- yếu tố lực là khả năng kéo về có giá trị Pt = -mgsinα (1)
- nếu li độ góc α nhỏ tuổi thì sinα ≈ α (rad) thì so sánh với sức kéo về của bé lắc lốc xoáy F = -kx. Ta thấy mg/l gồm vai trò của k ⇒ l/g = m/k
⇒ Vậy khi dao động nhỏ
° Bài 2 trang 17 SGK đồ dùng lý 12: Viết bí quyết tính chu kì của nhỏ lắc đối kháng khi xấp xỉ nhỏ.
* Lời giải Bài 2 trang 17 SGK vật lý 12:
- Chu kì xấp xỉ của con lắc 1-1 khi dao động nhỏ tuổi được tính theo công thức:
° Bài 3 trang 17 SGK thiết bị lý 12: Viết biểu thức của rượu cồn năng, cố gắng năng với cơ năng của nhỏ lắc đơn tại đoạn có góc lệch α bất kì.
* Lời giải Bài 3 trang 17 SGK đồ lý 12:
- Động năng của bé lắc tại địa điểm góc lệch α bất kì:
- cụ năng của nhỏ lắc tại vị trí góc lệch α bất kể Wt = mgl.(1 – cosα) (mốc tính cố kỉnh năng trên vị trí cân bằng).
- Cơ năng: Nếu làm lơ mọi ma tiếp giáp thì cơ năng của bé lắc solo được bảo toàn.
W = Wt + Wđ = 
- Khi nhỏ lắc dao động: hễ năng tăng thì gắng năng sút và ngược lại.
° Bài 4 trang 17 SGK thứ lý 121: Hãy chọn câu trả lời đúng. Chu kì của nhỏ lắc 1-1 dao động nhỏ (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 vật lý 12: Hãy chọn đáp án đúng: Một con lắc đơn xê dịch với biên độ góc nhỏ. Chu kì của con lắc không biến đổi khi :
A. Chuyển đổi chiều lâu năm của bé lắc.
B. đổi khác gia tốc trọng trường
C. Tăng biên độ góc cho 30o
D. Biến hóa khối lượng của con lắc.
* lời giải bài 5 trang 17 SGK thiết bị lý 12:
- Đáp án đúng: D. Chuyển đổi khối lượng của con lắc.
Xem thêm: Đỉnh Núi Everest Ở Đâu ? Đỉnh Núi Everest Cao Nhất Thế Giới Nằm Ở Đâu
- Chu kì của con lắc đơn dựa vào vào l, g và biên độ góc không phụ thuộc vào vào khối lượng m. T không thay đổi khi đổi khác khối lượng m của nhỏ lắc.
° Bài 6 trang 17 SGK đồ lý 12: Một nhỏ lắc đối kháng khi được thả không gia tốc đầu từ bỏ li độ góc α0. Khi nhỏ lắc đi qua vị trí cân đối thì tốc độ của quả cầu con lắc là bao nhiêu?
A.
B.
C.
D.
* giải thuật bài 6 trang 17 SGK thứ lý 12:
- Đáp án đúng: C.
- Dùng định luật pháp bảo toàn cơ năng, trên biên và tại vị trí cân bằng. Khi con lắc qua vị trí cân bằng thì chũm năng bởi 0, rượu cồn năng cựa đại (bằng cơ năng):