Hình 4. 2 là sơ đồ của một bàn xoay hình tròn, có gắn một thành nhỏ cách tâm bàn 15 cm...

Hình 4.2 là sơ đồ của một bàn xoay hình tròn, có gắn một thành nhỏ cách tâm bàn 15 cm. Bàn xoay được chiếu sáng bằng nguồn sáng rộng, song song, hướng chiếu sáng từ phía trước màn để bóng đổ lên màn hình. Một con lắc đơn dao động điều hoà phía sau bàn xoay với biên độ bằng khoảng cách từ thanh nhỏ đến tâm bàn xoay. Tốc độ quay của bàn quay được điều chỉnh là 2π rad/s. Bóng của thanh nhỏ và quả nặng của con lắc luôn trùng nhau.

a) Tại sao nói dao động của bóng của thanh nhỏ và quả nặng là đồng pha?

b) Viết phương trình dao động của con lắc. Chọn gốc thời gian là lúc con lắc ở vị trí hiển thị trong Hình 4.2

c) Bàn xoay đi một góc 60° tử vị trí ban đầu, tính li độ của con lắc và tốc độ của nó tại thời điểm này.

Hướng dẫn giải :

Dựa vào nội dung kiến thức đã học của những bài trước để trả lời

Lời giải chi tiết :

a) Dao động của bóng của thanh nhỏ và quả nặng đồng pha với nhau vì hai dao động có cùng tần số và pha dao động.

b) Biên độ dao động của con lắc A = 15 (cm)

Tần số góc ω = \(\frac{2}{\pi }\) (rad)

Từ hình vẽ và hướng di chuyển của con lắc ta có pha ban đầu φ = 0 (rad)

Phương trình dao động của con lắc là: x = \(15\cos \frac{2}{\pi }t\) (cm)

c) Bàn xoay đi một góc 60° từ vị trí ban đầu ta có pha dao động của con lắc là \(\frac{\pi }{3}\)

Li độ của con lắc là x = 7.5 cm

Vận tốc của con lắc là v = 81,62 cm/s