Một vật dao động điều hoà với phương trình \(x = 8\cos \left( {2\pi t - \frac{\pi }{3}} \right)cm\). Tìm số lần vật qua vị trí có vận tốc \(v = - 8\pi \left( {cm/s} \right)\) trong thời gian $5,75s$ tính từ thời điểm gốc.
Một vật dao động điều hoà với phương trình \(x = 8\cos \left( {2\pi t - \frac{\pi }{3}} \right)cm\). Tìm số lần vật qua vị trí có vận tốc \(v = - 8\pi \left( {cm/s} \right)\) trong thời gian $5,75s$ tính từ thời điểm gốc.
Trả lời bởi giáo viên
Ta có:
Chu kỳ dao động:
\(T = \frac{{2\pi }}{\omega } = \frac{{2\pi }}{{2\pi }} = 1{\rm{s}}\)
Tại t=0s: \(\left\{ \begin{array}{l}x = 8c{\rm{os}}\left( { - \frac{\pi }{3}} \right) = 4cm\\v = - A\omega \sin \left( { - \frac{{\pi }}{3}} \right) > 0\end{array} \right.\)
Tại vị trí có v= -8π cm/s:
\(x = \pm \sqrt {{A^2} - \frac{{{v^2}}}{{{\omega ^2}}}} = \pm \sqrt {{8^2} - \frac{{{{\left( {8\pi } \right)}^2}}}{{{{\left( {2\pi } \right)}^2}}}} = \pm 4\sqrt 3 cm\)
Trong một chu kỳ, vật đi qua vị trí có vận tốc v= -8πcm/s 2 lần
Ta có: \({\rm{5,75s}} = 5T + \frac{T}{2} + \frac{T}{4}\)
Trong khoảng thời gian T/4 + T/2 vật qua vị trí có vận tốc v= -8πcm/s 2 lần lần kể từ t = 0
=> Trong 5,75s đầu tiên, vật qua vị trí có vận tốc v= -8πcm/s số lần là: 2.5 + 2 = 12 lần
Hướng dẫn giải:
+ Sử dụng công thức xác định chu kỳ T: \(T = \frac{{2\pi }}{\omega }\)
+ Xác định vị trí tại thời điểm $t=0 (x,v)$
+ Sử dụng hệ thức độc lập \({A^2} = {x^2} + \frac{{{v^2}}}{{{\omega ^2}}}\)