Giải bài 1 trang 13 Vật lý 11 SGK Chân trời sáng tạo

Đề bài:

Xác định biên độ, chu kì, tần số, tần số góc của mỗi dao động và độ lệch pha giữa hai dao động có đồ thị li độ - thời gian như trong Hình 1P.1.

Phân tích và Hướng dẫn giải

Để giải quyết bài toán này, chúng ta cần phân tích đồ thị li độ - thời gian để tìm các đại lượng sau:

1. Biên độ ($A$): Là li độ cực đại của vật. Ta chỉ cần đọc giá trị lớn nhất trên trục li độ () của mỗi đồ thị.

2. Chu kì ($T$): Là khoảng thời gian để vật thực hiện một dao động toàn phần. Ta có thể xác định từ đồ thị bằng cách tìm khoảng thời gian giữa hai điểm có cùng trạng thái dao động (ví dụ: hai đỉnh sóng liên tiếp).

3. Tần số ($f$) và Tần số góc ($\omega$): Sử dụng công thức liên hệ giữa chu kì, tần số và tần số góc:

   • 

   • 

4. Độ lệch pha ($\Delta \varphi$): Là hiệu pha của hai dao động tại cùng một thời điểm. Ta có thể xác định bằng cách tìm độ lệch thời gian () giữa hai dao động rồi áp dụng công thức:

   • 

Lời giải chi tiết:

* Từ đồ thị li độ - thời gian, ta xét tại từng thời điểm:

Ví dụ: t = 0 thì li độ x_đỏ = 4; x_xanh = 0

+ Dao động có đồ thị màu đỏ:

- Biên độ: A_đỏ = 8(cm)

- Chu kỳ: T_đỏ = 0,12(s)

- Tần số: f_đỏ = 8,333(Hz)

- Tần số góc: ω_đỏ = 2π/T = 50π/3 (rad/s)

+ Dao động có đồ thị màu xanh:

- Biên độ: A_xanh = 6(cm)

- Chu kỳ: T_xanh = 0,12(s)

- Tần số: f_xanh = 8,333(Hz)

- Tần số góc: ω_xanh = 2π/T = 50π/3 (rad/s)

Trong quá trình dao động, đồ thị màu xanh đi qua vị trí cân bằng thì đồ thị màu đỏ đi qua vị trí A/2.

Nghĩa là khoảng thời gian ngắn nhất để hai vật có cùng trạng thái dao động là:

Theo công thức: 

Ta suy ra:

⇒ Độ lệch pha giữa 2 giao động là: π/6