Một con lắc đơn có chu kì \(T{\rm{ }} = {\rm{ }}2{\rm{ }}s\) được đặt trong chân không. Quả lắc làm bằng một hợp kim khối lượng riêng \(D{\rm{ }} = {\rm{ }}8,67{\rm{ }}g/c{m^3}\) . Tính chu kì \(T'\) của con lắc khi đặt con lắc trong không khí ; sức cản của không khí được xem như không đáng kể, quả lắc chịu tác dụng của sức đẩy Acsimet, khối lượng riêng của không khí là \({D_{kk}} = 1,3{\rm{ }}kg/{m^3}\).
Trả lời bởi giáo viên
Ta có:
\(D{\rm{ }} = {\rm{ }}8,67{\rm{ }}g/c{m^3} = {\rm{ }}8670{\rm{ }}kg/{m^3}\)
\({D_{kk}} = 1,3{\rm{ }}kg/{m^3}\)
- Chu kì dao động của con lắc khi đặt trong chân không: \(T = 2\pi \sqrt {\dfrac{l}{g}} \)
- Chu kì dao động của con lắc khi đặt trong không khí: \(T' = 2\pi \sqrt {\dfrac{l}{{g'}}} \)
Ta có, lực đẩy acsimét có hướng thẳng đứng lên trên, nên: \(g' = g - \dfrac{{{F_A}}}{m} = g - \dfrac{{{D_{kk}}Vg}}{{{D_{kl}}.V}} = g - \dfrac{{{D_{kk}}g}}{{{D_{kl}}}}\)
\(\begin{array}{l} \Rightarrow \dfrac{{T'}}{T} = \sqrt {\dfrac{g}{{g'}}} = \sqrt {\dfrac{1}{{1 - \dfrac{{{D_{kk}}}}{{{D_{kl}}}}}}} = \sqrt {\dfrac{1}{{1 - \dfrac{{1,3}}{{8670}}}}} = 1,000075\\ \Rightarrow T' = 1,000075.2 = 2,00015{\rm{s}}\end{array}\)
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 đẩy acsimét