Một con lắc đơn gồm một vật nhỏ được treo vào đầu dưới của một sợi dây không dãn, đầu trên của sợi dây được buộc cố định. Bỏ qua mát và lực cản của không khí. Kéo con lắc lệch khỏi phương thẳng đứng một góc 0,1 rad rồi thả nhẹ. Tỉ số giữa độ lớn gia tốc tiếp tuyến của vật tại vị trí biên và độ lớn gia tốc tiếp tuyến của vật tại vị trí động năng bằng 3 lần thế năng là:
Trả lời bởi giáo viên
+ Theo bài ra:
\(\begin{array}{l}{{\rm{W}}_d} = 3{{\rm{W}}_t} \to {{\rm{W}}_d} + {{\rm{W}}_t} = 4{W_t} = {\rm{W}}\\ \to s = \pm \frac{{{s_0}}}{2}\end{array}\)
+ Độ lớn gia tốc tiếp tuyến của vật tại biên: \(\left| {{a_B}} \right| = {\omega ^2}{s_0}\)
+ Độ lớn gia tốc tiếp tuyến của vật tại vị trí động năng bằng 3 lần thế năng: \(\left| a \right| = {\omega ^2}s = {\omega ^2}\frac{{{s_0}}}{2}\)
=> Tỉ số cần tìm:
\(\left| {\frac{{{a_B}}}{a}} \right| = \frac{{{\omega ^2}{s_0}}}{{{\omega ^2}\frac{{{s_0}}}{2}}} = 2\)
Hướng dẫn giải:
+ Vận dụng công thức tính thế năng và cơ năng của con lắc đơn: \({{\rm{W}}_t} = \frac{1}{2}m{\omega ^2}{s^2};{{\rm{W}}_{\rm{d}}} = \frac{1}{2}m{\omega ^2}{s_0}^2\)
+ Áp dụng công thức tính gia tốc tiếp tuyến: \(a{\rm{ }} = - {\omega ^2}s\)