Bố trí thí nghiệm như trong Hình 1.7. Vật có khối lượng m được gắn chặt vào một đầu

Giải SBT Vật lí 11 Chủ đề 1: Dao động

Bài 1.10 trang 9 SBT Vật lí 11: Bố trí thí nghiệm như trong Hình 1.7. Vật có khối lượng m được gắn chặt vào một đầu thước kẻ và cho dao động điều hòa tự do dưới tác dụng của cú gảy ban đầu. Một máy đo gia tốc được gắn với vật giúp ta xác định được gia tốc của nó ở các vị trí khác nhau. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của gia tốc vào li độ được cho như trong Hình 1.8.

a) Giải thích tại sao đồ thị có dạng đường thẳng với độ dốc âm.

b) Từ đồ thị xác định biên độ và gia tốc cực đại của vật.

c) Xác định tần số góc và chu kì dao động của vật.

Lời giải:

a) Đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa gia tốc và li độ bằng phương trình $a=-{\omega }^{2}x$với $\omega$không đổi. Nên độ dốc của đồ thị là: $-{\omega }^2<0$

Vì vậy, đồ thị có dạng đường thẳng với độ dốc âm.

b) Từ đồ thị, dễ thấy biên độ của vật là A = 2 cm, gia tốc cực đại của vật là a = 4 cm/s².

c) Tần số góc của vật là :

${\omega }^2=\frac{a_{max}}{x}=\frac{4}{2}=2$

$\Rightarrow \omega =\sqrt{2}\mathrm{r}\mathrm{a}\mathrm{d}/\mathrm{s}$

Chu kì dao động của vật là :

$T=\frac{2\pi }{\omega }=\frac{2\pi }{\sqrt{2}}=\pi \sqrt{2}\mathrm{s}$