Tại nơi có gia tốc trọng trường g, một con lắc đơn dao động điều hòa với biên độ góc α0 nhỏ. Lấy mốc thế năng ở vị trí cân bằng. Khi con lắc chuyển động nhanh dần theo chiều dương đến vị trí có động năng bằng thế năng thì li độ góc α của con lắc bằng
Giải
Thế năng cực đại của con lắc:
Wtmax = mglα0²/2
Thế năng của con lắc:
Wt = mglα²/2
Động năng của con lắc:
Wđ
Áp dụng ĐL bảo toàn năng lượng:
Wtmax = Wt + Wđ
Khi động năng bằng thế năng
=> Wtmax = 2Wt
mglα0²/2 = 2.(mglα²/2)
α0² = 2.α²
=> α = ± α0/√2
Khi con lắc đi nhanh dần => chuyển động từ vị trí 2 biên α0 về vị trí cân bằng O.
Vẽ vòng tròn lượng giác ra ta thấy Khi con lắc đi nhanh dần theo chiều dương thì vị trí của con lắc lúc đó phải ở toạ độ α = - α0/√2
Xem hình vẽ:
http://www.flickr.com/photos/45743353@N0…
Chú ý : Dao động điều hòa là hình chiếu của chuyển động tròn đều xuống một trục đường thẳng (trục Cos hay truc Sin tùy ý) nằm trong mặt phẳng quỹ đạo.