Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về năng lượng của vật dao động điều hòa?

Đáp án đúng là: C

 Động năng tỉ lệ với bình phương tốc độ, mà tốc độ của vật dao động điều hòa thay đổi theo tần số f, dẫn đến tần số biến thiên của động năng gấp đôi.

→ C đúng 

- A sai vì nó thay đổi liên tục từ cực đại đến cực tiểu khi vật chuyển động từ vị trí cân bằng đến các vị trí biên. Tuy nhiên, tổng năng lượng của vật dao động điều hòa (động năng cộng với thế năng) là hằng số.

- B sai vì tốc độ của chất điểm thay đổi theo hàm sin hoặc cos với tần số f, dẫn đến động năng phụ thuộc vào bình phương tốc độ và có tần số gấp đôi.

- D sai vì nó thay đổi liên tục khi vật dao động từ vị trí cân bằng đến các vị trí biên. Tổng năng lượng của vật (động năng cộng thế năng) mới là hằng số trong quá trình dao động điều hòa.

1. Động năng trong dao động điều hòa: Động năng của một vật dao động điều hòa có biểu thức là $E_k = \frac{1}{2}m \omega^2 A^2 \cos^2(\omega t)$, trong đó $\omega = 2\pi f$là tần số góc, và $A$là biên độ dao động.

2. Biến thiên theo tần số 2f: Động năng của vật dao động điều hòa thay đổi theo thời gian và có tần số gấp đôi tần số của chuyển động. Cụ thể, nếu chuyển động có tần số $f$, động năng sẽ dao động với tần số $2f$, vì các giá trị cực đại và cực tiểu của động năng xảy ra hai lần trong một chu kỳ dao động.

3. Mối quan hệ với thế năng: Trong dao động điều hòa, động năng và thế năng có mối quan hệ chặt chẽ, chúng chuyển hóa lẫn nhau. Khi động năng đạt cực đại, thế năng bằng 0 và ngược lại.

Vì vậy, động năng trong dao động điều hòa biến thiên theo tần số gấp đôi tần số của chuyển động, tức là 2f.