Công thức tính Thế năng cực đại của con lắc - Hỏi đáp Vật lí

Bài viết dưới đây giúp các em dễ dàng hiểu rõ công thức tính thế năng cực đại của con lắc lò xo và công thức tính thế năng cực đại của con lắc đơn qua đó vận dụng giải các bài tập liên quan.

1. Công thức tính thế năng

• Biểu thức tính thế năng trọng trường:

Trong đó:

 m: khối lượng của vật (kg)

 h: độ cao của vật so với gốc thế năng (m)

 g: gia tốc trọng trường (g = 9,8 hay 10 (m/s²)

• Biểu thức tính thế năng đàn hồi của con lắc lò xo:

Trong đó:

 k: độ cứng của lò xo

 x: là li độ của vật m.

• Biểu thức tính thế năng đàn hồi của con lắc đơn: 

Trong đó:

 m: khối lượng của vật (kg)

 l: chiều dài của dây (m)

 g: gia tốc rơi tự do (g = 9,8 hay 10 (m/s²))

 W_t: thế năng của vật (J)

2. Công thức tính thế năng cực đại của con lắc lò xo

Khi vật dao động điều hòa với li độ Phương trình dao động x = Acos(ωt + φ).

 x lúc này là li độ dao động (m)

 ω là tần số góc (rad/s)

 φ là pha ban đầu (rad)

 A là biên độ dao động (m)

• Công thức tính thế năng của con lắc lò xo:

• Công thức tính thế năng cực đại của con lắc lò xo:

* Nhận xét: Thế năng đại cực đại của con lắc lò xo đạt được khi li độ của con lắc là cực đại (x = A khi đó v = 0) và bằng cơ năng của con lắc.

3. Công thức tính thế năng cực đại của con lắc đơn

Con lắc đơn dao động điều hòa theo phương trình:

 _ Li độ cong: s = s₀cos(ωt + φ). (cm, m);

 _ Li độ góc: α = α₀cos(ωt + φ). (độ, rad);

(α góc tạo bởi dây treo và phương thẳng đứng)

* Lưu ý: s = l.α và s₀ = l.α₀ (với α và α₀ có đơn vị rad).

• Công thức tính thế năng của con lắc đơn:

 W_t = mgh = mgl(1 – cosα)

• Công thức tính thế năng cực đại của con lắc đơn:

 W_t(max) = mgl(1 – cosα₀)