Vật lí 12 con lắc đơn

Hoàng Long AZ

Cựu Mod Vật lí
Thành viên
17 Tháng mười hai 2017
2,553
3,577
564
▶️ Hocmai Forum ◀️
leduymanh2005
[imath]a/[/imath]
- Thiết lập biểu thức lực căng khi ở vị trí [imath]\alpha[/imath] bất kì:
Con lắc đơn dao động điều hòa được thì góc [imath]\alpha[/imath] phải nhỏ
Khi đó [imath]\sin \alpha \approx \alpha ; \cos\alpha \approx 1-\dfrac{\alpha ^2}{2}[/imath]
Xét vật tại vị trí li độ góc [imath]\alpha[/imath] như hình
Theo phương hướng tâm ta có:
[imath]T-mg\cos \alpha = m.\dfrac{v^2}{L}[/imath] ([imath]L[/imath] là chiều dài dây treo)
[imath]\hArr T-mg(1-\dfrac{\alpha ^2}{2})=m.\dfrac{v^2}{L} \ (1)[/imath]
Chọn gốc thế năng tại vị trí thấp nhất
Bảo toàn cơ năng tại vị trí [imath]\alpha[/imath] và vị trí [imath]\alpha _m[/imath]
[imath]\dfrac{1}{2}mv^2+mgL(1-\cos\alpha )=mgL(1-\cos \alpha _m) \Leftrightarrow \dfrac{1}{2}mv^2+mgL.\dfrac{\alpha ^2}{2}=mgL.\dfrac{\alpha _m^2}{2}\Leftrightarrow v^2=gL(\alpha _m^2 - \alpha ^2) \ (2)[/imath]
Thay [imath](2)[/imath] vào [imath](1)[/imath] biến đổi ta được: [imath]T=mg(\alpha _m^2-\dfrac{3}{2}\alpha ^2 +1)[/imath]
- Từ biểu thức trên, để [imath]T=T_{max}[/imath] thì góc [imath]\alpha _{min}[/imath] suy ra [imath]\alpha = 0[/imath]
Hay: Vật ở vị trí cân bằng thì lực căng cực đại
- Tính độ lớn lực căng cực đại khi [imath]\alpha _m = 60^{\circ}[/imath]:
Biểu thức lực căng cực đại [imath]T_{max}=mg.(\alpha_m^2 +1) = 2.10.((\dfrac{\pi}{3})^2+1) \approx 41,93N[/imath]
1661314943922.png
[imath]F[/imath] trên hình là lực hồi phục nhé.

[imath]b/[/imath]
[imath]T_{max}=3P \hArr mg.(\alpha_m^2 +1) = 3mg \Rightarrow \alpha_m = \sqrt{2} \ rad[/imath]

[imath]c/[/imath]
Gọi độ dãn khi ở vị trí cân bằng là [imath]\Delta l[/imath]
- Bảo toàn cơ năng tại ví trí cân bằng và vị trí cao nhất:
[imath]mg(l_0 + \Delta l) = \dfrac{1}{2}mv^2 + \dfrac{1}{2}k.\Delta l^2 \hArr 250 \Delta l^2 +v^2 - 20\Delta l = 12 \ (3)[/imath]
- Theo phương hướng tâm có:
[imath]F_{dh}-P=F{ht} \hArr k.\Delta l -mg=m \dfrac{v^2}{l_0 + \Delta l} \hArr 500\Delta l -20=\dfrac{2v^2}{0,6+\Delta l} \ (4)[/imath]
Rút [imath]v^2[/imath] ở [imath](3)[/imath] thế vào [imath](4)[/imath] giải ra được [imath]\Delta l \approx 0,104 \ m[/imath]

Chúc bạn học tốt!
-----
Xem thêm: Phương pháp quay tâm tức thời trong cơ học vật rắn
 
  • Love
Reactions: Tên để làm gì
Top Bottom