Vận tốc trong dao động điều hòa có độ lớn cực đại khi

Đáp án đúng là: C

Vận tốc có độ lớn cực đại khi vật ở vị trí cân bằng.

→ C đúng 

- A sai vì li độ có độ lớn cực đại khi vật ở vị trí biên, trong khi vận tốc đạt cực đại khi vật đi qua vị trí cân bằng. Vì vậy, li độ và vận tốc không đồng thời đạt cực đại trong dao động điều hòa.

- B sai vì gia tốc đạt cực đại khi vật ở vị trí biên, trong khi vận tốc đạt cực đại khi vật ở vị trí cân bằng. Do đó, gia tốc cực đại không phải là vận tốc có độ lớn cực đại.

- D sai vì li độ bằng biên độ xảy ra khi vật ở vị trí biên, lúc này vận tốc bằng 0. Trong khi đó, vận tốc có độ lớn cực đại xảy ra khi vật ở vị trí cân bằng.

Trong dao động điều hòa, vận tốc của vật luôn thay đổi theo thời gian và có giá trị cực đại khi li độ bằng 0. Điều này có thể được giải thích qua mối quan hệ giữa vận tốc và li độ trong phương trình dao động điều hòa:

• Phương trình dao động điều hòa của li độ:
  $x(t) = A \cos(\omega t + \phi)$,
  trong đó $A$ là biên độ dao động, $\omega$ω là tần số góc, và $\phi$ là pha ban đầu.

• Vận tốc là đạo hàm của li độ theo thời gian:
  $v(t) = \frac{dx}{dt} = -A \omega \sin(\omega t + \phi)$

• Vận tốc đạt cực đại khi giá trị của $\sin(\omega t + \phi)$ có độ lớn bằng 1, tức là:
  v_max​=Aω.
  Tại thời điểm này, giá trị của $\cos(\omega t + \phi) = 0$, dẫn đến li độ $x = 0$.

Điều này có nghĩa là vật dao động điều hòa có vận tốc lớn nhất khi đi qua vị trí cân bằng (li độ bằng 0). Tại đây, toàn bộ năng lượng dao động của vật chuyển hóa thành động năng lớn nhất. Khi vật di chuyển về biên, vận tốc giảm dần và đạt giá trị bằng 0, trong khi li độ đạt giá trị cực đại hoặc cực tiểu.

Tóm lại, vận tốc trong dao động điều hòa có độ lớn cực đại khi li độ bằng 0 vì ở vị trí cân bằng, lực kéo về không có tác dụng đổi hướng ngay lập tức, làm cho vật chuyển động nhanh nhất.