Đồ thị li độ - thời gian của một con lắc đơn dao động điều hoà được mô tả trên Hình 1.3

Giải Vật lí 11 Kết nối tri thức Bài 1: Dao động điều hòa

Hoạt động trang 8 Vật Lí 11:  Đồ thị li độ - thời gian của một con lắc đơn dao động điều hoà được mô tả trên Hình 1.3.

1. Hãy mô tả dao động điều hoà của con lắc đơn.

2. Xác định biên độ và li độ của con lắc ở các thời điểm $t=0,t=0,5s,t=2,0s$.

Lời giải:

1. Từ đồ thị ta thấy:

- Biên độ dao động là giá trị lớn nhất của li độ: $A=x_{max}=40\left(cm\right)$

- Từ vị trí cao nhất đến vị trí thấp nhất gần mất thời gian là một nửa chu kì nên ta có: $\frac{T}{2}=2\left(s\right)\Rightarrow T=4\left(s\right)$

Tần số góc của con lắc là: $\omega =\frac{2\pi }{T}=\frac{2\pi }{4}=\frac{\pi }{2}$ (rad)

- Lúc $t=0$, con lắc đang ở vị trí biên dương: $x=A=40cm.$

$\Rightarrow x=A\cos \phi \iff \cos \phi =\frac{x}{A}=1\Rightarrow \phi =0$

Vậy phương trình dao động: $x=40\cos \left(\frac{\pi }{2}t\right)$ cm.

2.

- Lúc $t=0$, con lắc đang ở vị trí biên dương: $x=A=40cm.$

- Lúc $t=0,5s,$li độ của con lắc là: $x=40\cos \left(\frac{\pi }{2}.0,5\right)=40.\cos \frac{\pi }{4}=20\sqrt{2}\left(cm\right)$

- Lúc $t=1\left(s\right)$, quan sát trên đồ thị li độ con lắc là: $x=0$.

- Lúc $t=2\left(s\right)$, li độ của con lắc là $x=-A=-40\left(cm\right)$.