Một con lắc đơn có chiều dài \(1{\rm{ }}m\), đầu trên cố định đầu dưới gắn với vật nặng có khối lượng m. Điểm cố định cách mặt đất \(2,5{\rm{ }}m\). Ở thời điểm ban đầu đưa con lắc lệch khỏi vị trí cân bằng một góc \(a = {\rm{ }}0,09{\rm{ }}rad\), rồi thả nhẹ khi con lắc vừa qua vị trí cân bằng thì sợi dây bị đứt. Bỏ qua mọi sức cản, lấy \(g{\rm{ }} = {\rm{ }}9,8{\rm{ }}m/{s^2}\). Tốc độ của vật nặng ở thời điểm \(t{\rm{ }} = {\rm{ }}0,08{\rm{ }}s\) có giá trị gần bằng:
Trả lời bởi giáo viên
Chu kỳ dao động của con lắc: \(T = 2\pi \sqrt {\frac{l}{g}} = 2s \Rightarrow \omega = \pi \left( {rad/s} \right)\)
Thời điểm sợi dây treo con lắc bị đứt là t0 = T/4 = 0,5s
Vậy thời điểm t = 0,08s con lắc chưa bị đứt.
PT dao động của con lắc: \(\alpha = {\alpha _0}\cos \pi t\)
Khi t = 0,08s thì α = 0,087 rad
Tốc độ của vật nặng khi đó: \(v = \sqrt {2.9,8.\left( {\cos 0,0872 - \cos 0,09} \right)} = 0,069m/s\)
Hướng dẫn giải:
+ Sử dụng biểu thức tính chu kì dao động của con lắc đơn: \(T = 2\pi \sqrt {\frac{l}{g}} \)
+ Sử dụng trục thời gian
+ Vận dụng biểu thức tính vận tốc của con lắc đơn: \({v^2} = 2g\left( {{\rm{cos}}\alpha {\rm{ - cos}}{\alpha _0}} \right)\)