Nội dung bài viết

    Xem thêm

    Giải Vật lí 11 Bài 2 (Cánh diều): Một số dao động điều hoà thường gặp

    Với giải bài tập Vật lí 11 Bài 2: Một số dao động điều hoà thường gặp sách Cánh diều hay nhất, chi tiết giúp học sinh dễ dàng làm bài tập Vật lí 11 Bài 2.

    1 1,299 18/09/2024
    Trang trước
    Chia sẻ
    Trang sau  

    Giải Vật lí 11 Bài 2: Một số dao động điều hoà thường gặp

    Giải Vật lí 11 trang 18

    Mở đầu trang 18 Vật Lí 11: Trong bài học trước, chúng ta đã tìm hiểu dao động điều hoà và định nghĩa các đại lượng mô tả dao động điều hoà. Trong bài học này, chúng ta sẽ sử dụng các đại lượng đó để mô tả một số dao động điều hoà thường gặp trong cuộc sống.

    Ở Hình 2.1, trong điều kiện không có lực cản, dao động của quả cầu với biên độ nhỏ nhất là một ví dụ về dao động điều hoà. Mô tả dao động điều hoà này như thế nào?

    Trong bài học trước, chúng ta đã tìm hiểu dao động điều hoà và định nghĩa các đại lượng mô tả dao động điều hoà

    Lời giải:

    Quả cầu dao động qua lại quanh một vị trí cân bằng xác định với biên độ nhỏ là A, sau những khoảng thời gian bằng nhau, vật trở lại vị trí cũ theo hướng cũ.

    Giải Vật lí 11 trang 19

    Câu hỏi 1 trang 19 Vật Lí 11: Con lắc đơn trong đồng hồ quả lắc ở Hình 2.2 gồm một thanh nhẹ có chiều dài 0,994 m. Tính chu kì dao động của con lắc nếu đồng hồ được đặt ở nơi có gia tốc rơi tự do g = 9,8 m/s2.

    Con lắc đơn trong đồng hồ quả lắc ở Hình 2.2 gồm một thanh nhẹ có chiều dài 0,994 m

    Lời giải:

    Chu kì: T=2πlg=2π0,9949,8≈2s.

    Giải Vật lí 11 trang 20

    Luyện tập 1 trang 20 Vật Lí 11: Pít-tông bên trong động cơ ô tô dao động lên và xuống khi động cơ ô tô hoạt động (Hình 2.5). Các dao động này được coi là dao động điều hoà với phương trình li độ của pít-tông là x = 12,5cos(60πt). Trong đó, x tính bằng cm, t tính bằng s. Xác định:

    a) Biên độ, tần số và chu kì của dao động.

    b) Vận tốc cực đại của pít- tông.

    c) Gia tốc cực đại của pít-tông.

    d) Li độ, vận tốc, gia tốc của pít-tông tại thời điểm t = 1,25 s.

    Pít-tông bên trong động cơ ô tô dao động lên và xuống khi động cơ ô tô hoạt động

    Lời giải:

    Từ phương trình li độ của pít-tông là x = 12,5cos(60πt) cm, ta xác định được

    a) Biên độ: A = 12,5 cm

    Tần số góc: ω = 60π (rad/s)

    => Chu kì: T=2πω=2π60π=130s

    => Tần số: f=1T=30Hz

    b) Vận tốc cực đại: vmax = Aω = 12,5.60π = 750π (cm/s)

    c) Gia tốc cực đại: amax = Aω2 = 12,5.(60π)2 = 45000π2 (cm/s2)

    d) Li độ tại thời điểm t = 1,25 s là x = 12,5cos(60π.1,2) = 12,5 cm

    Từ phương trình li độ ta sẽ biểu diễn phương trình vận tốc, gia tốc

    - Phương trình vận tốc:

    v = –ωAsin(ωt + φ) = –60π.12,5sin(60πt) = –750πsin(60πt) (cm/s)

    - Phương trình gia tốc: a = –ω2x = –(60π)2.12,5sin(60πt) (cm/s2)

    Tại thời điểm t = 1,25 s: v = 0 cm/s và a = 45000π2 (cm/s2)

    Giải Vật Lí 11 trang 22

    Luyện tập 2 trang 22 Vật Lí 11: Hình 2.6 biểu diễn đồ thị gia tốc của quả cầu con lắc đơn theo li độ của nó. Tính tần số của con lắc đơn đó.

    Hình 2.6 biểu diễn đồ thị gia tốc của quả cầu con lắc đơn theo li độ của nó

    Lời giải:

    Từ đồ thị xác định được: amax = 2 m/s2; A = 8.10–2m

    ⇒ω=amaxA=28.10−2=5rad

    Tần số của con lắc đơn là

    f=ω2π=52π=0,796Hz

    Vận dụng trang 22 Vật Lí 11: Khi làm việc dài ngày trên các trạm không gian vũ trụ, việc theo dõi các chỉ số sức khoẻ như chiều cao, khối lượng cơ thể của các nhà du hành vũ trụ là rất quan trọng. Hình 2.7 chụp cảnh một nhà du hành vũ trụ đang ngồi trên dụng cụ đo khối lượng được lắp đặt tại trạm vũ trụ Skylab 2.

    Dụng cụ này được thiết kế để cho phép các nhà du hành xác định khối lượng của họ ở điều kiện không trọng lượng. Nó là một cái ghế có khối lượng 12,47 kg gắn ở đầu một lò xo có độ cứng k = 605,6 N/m. Đầu kia của lò xo được gắn vào một điểm cố định của trạm.

    Một máy đếm điện tử được kết nối với chiếc ghế có thể đo được chu kì dao động của ghế. Một nhà du hành ngồi trên ghế và đo được chu kì dao động là 2,08832 s. Xác định khối lượng của người đó.

    Khi làm việc dài ngày trên các trạm không gian vũ trụ, việc theo dõi các chỉ số sức khoẻ (ảnh 21)

    Lời giải:

    Ta có công thức tính chu kì: T=2πmk⇒2,08832=2πm605,6⇒m=66,9kg

    Khối lượng của phi hành gia: mn = m – mgh = 66,9 – 12,47 = 54,43 kg.

    Lý thuyết Một số dao động điều hoà thường gặp

    I. Con lắc đơn

    1. Cấu tạo của con lắc đơn

    - Gồm: một vật nhỏ, khối lượng m, treo ở đầu một sợi dây mảnh hoặc một thanh nhẹ không giãn có chiều dài l

    Lý thuyết Một số dao động điều hoà thường gặp (Cánh diều 2023) hay, chi tiết | Vật Lí 11 (ảnh 1)

    2. Chu kì của con lắc đơn

    - Chu kì dao động của con lắc đơn không phụ thuộc vào biên độ dao động mà chỉ phụ thuộc vào chiều dài dây treo và gia tốc rơi tự do tại nơi treo con lắc

    T=2πlg

    Trong đó: l là chiều dài dây treo (m)

    g là gia tốc rơi tự do tại nơi treo con lắc (m/s2)

    T là chu kì dao động của con lắc (s)

    II. Con lắc lò xo

    1. Cấu tạo của con lắc lò xo

    - Con lắc lò xo là một hệ dao động gồm: vật nhỏ khối lượng m gắn vào đầu một lò xo có độ cứng k, khối lượng không đáng kể, đầu kia của lò xo được giữ cố định

    - Vị trí cân bằng là vị trí hợp lực tác dụng lên vật bằng 0

    2. Chu kì của con lắc lò xo

    - Dao động của con lắc lò xo là dao động điều hòa với chu kì được tính bằng

    T=2πmk

    Trong đó: k là độ cứng của lò xo (N/m)

    m là khối lượng của vật gắn với lò xo (kg)

    T là chu kì dao động của con lắc (s)

    Sơ đồ tư duy về “Một số dao động điều hòa thường gặp”

    Lý thuyết Một số dao động điều hoà thường gặp (Cánh diều 2023) hay, chi tiết | Vật Lí 11 (ảnh 2)

    Xem thêm lời giải bài tập Vật lí 11 Cánh diều hay, chi tiết khác:

    Bài 1: Dao động điều hòa

    Bài 2: Một số dao động điều hoà thường gặp

    Bài 3: Năng lượng trong dao động điều hoà

    Bài 4: Dao động tắt dần - Dao động cưỡng bức và hiện tượng cộng hưởng

    Bài tập chủ đề 1 trang 32

    Tham khảo các loạt bài Vật lí 11 khác:

    Bài viết cùng lớp mới nhất

    Xem thêm
    1 1,299 18/09/2024
    Trang trước
    Chia sẻ
    Trang sau  

    Xem thêm các chương trình khác: