Con lắc đơn trong phòng thí nghiệm có $T = 2s$ được treo vào trần một ôtô. Cho \(g = {\pi ^2}m/{s^2}\). Biết xe chạy trên đường ngang nhanh dần đều với gia tốc $a = \sqrt 3 g$. Hãy xác định vị trí cân bằng của con lắc và chu kì dao động nhỏ của nó ?
Trả lời bởi giáo viên
Ta có:
+ Chu kì dao động của con lắc khi xe đứng yên: \(T = 2\pi \sqrt {\dfrac{l}{g}} = 2{\rm{s}}\)
Ta có, xe chạy trên đường ngang => Fqt vuông góc với trọng lực P
+ Chu kì dao động của con lắc khi xe chạy nhanh dần đều trên phương ngang:
\(T' = 2\pi \sqrt {\dfrac{l}{{g'}}} \)
\(\begin{array}{l}g' = \sqrt {{g^2} + {a^2}} = \sqrt {{g^2} + 3{g^2}} = 2g\\ \to \dfrac{{T'}}{T} = \sqrt {\dfrac{g}{{g'}}} = \sqrt {\dfrac{g}{{2g}}} = \dfrac{1}{{\sqrt 2 }} \to T' = \dfrac{T}{{\sqrt 2 }} = \sqrt 2 s\end{array}\)
Ta có:
\(\tan \alpha = \dfrac{{{F_{qt}}}}{P} = \dfrac{a}{g} = \sqrt 3 \to \alpha = {60^0}\)
Hướng dẫn giải:
+ Áp dụng công thức tính chu kì dao động của con lắc đơn: \(T = 2\pi \sqrt {\dfrac{l}{g}} \)
+ Áp dụng bài toán con lắc đơn chịu thêm tác dụng của lực quán tính