Trang chủ » Bài 3. Con lắc đơn

Bài 3. Con lắc đơn

Lý thuyết và bài tập bài 3: Con lắc đơn, chương I, Vật lý

CON LẮC ĐƠN

1. Với con lắc đơn, thành phần lực kéo vật về vị trí cân bằng là

\(P_1= - mg\dfrac{s}{l}= ma = ms"\)  hay \(s" = - g \dfrac{s}{l}=-{\omega}^2s\)

Trong đó, s là li độ cong của vật đo bằng mét (m), l là chiều dài của con lắc đơn đo bằng mét (m).

Đó là phương trình động lực học của con lắc đơn.

2. Con lắc đơn dao động điều hòa với phương trình: 

\(s = S_0cos(ωt + \varphi)\) hoặc \(α = \alpha_0 cos(ωt + \varphi)\); với \(\alpha =\dfrac{s}{l}\); \(\alpha_0 =\dfrac{S_{0}}{l}.\)

Bài Tập / Bài Soạn: 

Câu C2 trang 15 sách giáo khoa Vật lý 12

Đề bài

Có nhận xét gì về chu kì của con lắc đơn?

Lời giải chi tiết

Chu kì con lắc

\(T = 2\pi \sqrt {{l \over g}} \)

Ta thấy chu kì T phụ thuộc vào chiều dài dây l và gia tốc trọng trường g.

T tỉ lệ với căn bậc hai của chiều dài l và tỉ lệ nghịch căn bậc hai của gia tốc trọng trường g.

T tăng khi chiều dài l tăng hoặc gia tốc trọng trường giảm

T giảm khi chiều dài l giảm hoặc gia tốc trọng trường tăng.

Câu C3 trang 16 sách giáo khoa Vật lý 12

Đề bài

Hãy mô tả một cách định tính sự biến đổi năng lượng của con lắc, khi nó đi từ vị trí biên về vị trí cân bằng và khi nó đi từ vị trí cân bằng ra vị trí biên.

Lời giải chi tiết

Khi con lắc đi từ vị trí biên về vị trí cân bằng thì : s giảm (thế năng giảm), v tăng (động năng tăng).

- Tại vị trí cân bằng: s = 0 (thế năng bằng 0), v cực đại (động năng cực đại).

- Khi con lắc đi từ vị trí cân bằng đến vị trí biên: s tăng (thế năng tăng), v giảm (động năng giảm)

Bài 1 trang 17 sách giáo khoa Vật lí 12

Đề bài

Thế nào là con lắc đơn khảo con lắc đơn về mặt động lực học. Chứng minh rằng khi dao động nhỏ (\(\sin \alpha  \approx \alpha \,(rad)\)), dao động của con lắc đơn là dao động điều hòa.

Lời giải chi tiết

- Con lắc đơn gồm một vật nhỏ , khối lượng m, treo ở đầu một sợi dây không dãn, không đáng kể, dài l.

Bài 2 trang 17 sách giáo khoa Vật lí 12

Đề bài

Viết công thức tính chu kì của con lắc đơn khi dao động nhỏ. 

Lời giải chi tiết

Khi dao động nhỏ (sinα ≈ α (rad)), con lắc đơn dao động điều hòa với chu kì:\(T{\rm{ }} = 2\pi \sqrt {{l \over g}} \)

Bài 3 trang 17 sách giáo khoa Vật lí 12

Đề bài

 Viết biểu thức của động năng, thế năng, cơ năng của con lắc đơn ở vị trí có góc lệch α bất kỳ. Khi con lắc dao động thì động năng và thế năng của con lắc biến thiên như thế nào?

Lời giải chi tiết

Động năng của con lắc đơn: \({{\rm{W}}_đ} = {1 \over 2}m{v^2}\)

Thế năng của con lắc đơn ở li độ góc α  :

\({W_{t}} = mgl\left( {1 - cos\alpha } \right)\)  (mốc thế năng ở vị trí cân bằng)

Cơ năng của con lắc đơn được bảo toàn nếu bỏ qua mọi ma sát:

Bài 4 trang 17 sách giáo khoa Vật lí 12

Đề bài

Hãy chọn đáp án đúng.

Chu kì của con lắc đơn dao động nhỏ (sinα ≈ α (rad)) là: 

A. \(T = \displaystyle{1 \over {2\pi }}\sqrt {{l \over g}} \).                                B. \(T = \displaystyle{1 \over {2\pi }}\sqrt {{g \over l}}\)

C. \(T = \displaystyle{\rm{ }}\sqrt {2\pi {l \over g}} \)                                  D. \(T = 2\pi \sqrt {\displaystyle{l \over g}} \)

Phương pháp giải - Xem chi tiết

Sử dụng công thức tính chu kỳ của con lắc đơn \(T = 2\pi \sqrt {\displaystyle{l \over g}} \)

Bài 5 trang 17 sách giáo khoa Vật lí 12

Đề bài

Hãy chọn câu đúng.

Một con lắc đơn dao động với biên độ góc nhỏ. Chu kì của con lắc không thay đổi khi:

A. Thay đổi chiều dài của con lắc.

B. Thay đổi gia tốc trọng trường.

C. Tăng biên độ góc đến 300.

D. Thay đổi khối lượng của con lắc.

Phương pháp giải - Xem chi tiết

Sử dụng công thức tính chu kỳ của con lắc đơn \(T = 2\pi \sqrt {{l \over g}} \)

Lời giải chi tiết

Đáp án: D.

Bài 6 trang 17 sách giáo khoa Vật lí 12

Đề bài

Một con lắc đơn khi được thả không vận tốc đầu từ li độ góc α0. Khi con lắc đi qua vị trí cân bằng thì tốc độ của quả cầu con lắc là bao nhiêu?

A. \(\sqrt{gl(1-cos\alpha _{0})}\)                                                   

B. \(\sqrt{2glcos\alpha _{0}}\)

C. \(\sqrt{2gl(1-cos\alpha _{0})}\)                                                 

D. \(\sqrt{glcos\alpha _{0}}\)

Phương pháp giải - Xem chi tiết

Bài 7 trang 17 sách giáo khoa Vật lí 12

Đề bài

Một con lắc đơn dài l = 2,00 m, dao động điều hòa tại một nơi có gia tốc rơi tự do g = 9,80 m/s2. Hỏi con lắc thực hiện được bao nhiêu dao động toàn phần trong 5,00 phút?

Phương pháp giải - Xem chi tiết

Áp dụng công thức tính chu kỳ của con lắc đơn \(T = 2\pi \sqrt {{l \over g}} \)

Lời giải chi tiết

Tần số của con lắc đơn \(f = \dfrac{1}{T} = \dfrac{1}{{2\pi }}\sqrt {\dfrac{g}{l}}  = \dfrac{1}{{2\pi }}\sqrt {\dfrac{{9,8}}{2}}  \approx 0,3523\)


Giải các môn học khác

Bình luận

CHƯƠNG I. DAO ĐỘNG CƠ

CHƯƠNG II. SÓNG CƠ VÀ SÓNG ÂM

CHƯƠNG III. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

ĐỀ THI HỌC KÌ 1 MỚI NHẤT CÓ LỜI GIẢI

  • Đề ôn tập học kì 1 – Có đáp án và lời giải
  • Đề thi học kì 1 của các trường có lời giải – Mới nhất

CHƯƠNG IV. DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ

CHƯƠNG V. SÓNG ÁNH SÁNG

CHƯƠNG VI. LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG

CHƯƠNG VII. HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ

CHƯƠNG VIII. TỪ VI MÔ ĐẾN VĨ MÔ

ĐỀ THI HỌC KÌ 2 MỚI NHẤT CÓ LỜI GIẢI

  • Đề thi học kì 2 của các trường có lời giải – Mới nhất

ĐỀ THI THỬ THPT QUỐC GIA MÔN VẬT LÍ