Giải bài 1 trang 25 Vật lý 11 SGK Chân trời sáng tạo

Đề bài:

Một hệ dao động điều hoà với chu kì 2 s. Chọn gốc thế năng tại vị trí cân bằng của vật. Thời điểm hệ bắt đầu dao động thì động năng và thế năng bằng nhau lần thứ nhất.

Hỏi sau bao lâu kể từ khi hệ bắt đầu dao động, động năng và thế năng bằng nhau lần thứ hai?

Phân tích và Hướng dẫn giải:

Để giải bài toán này, bạn cần nắm vững mối liên hệ giữa động năng và thế năng trong dao động điều hòa:

• Cơ năng () của một vật dao động điều hòa là một hằng số.

• Động năng ($W_d$) và thế năng () biến thiên tuần hoàn và tổng của chúng luôn bằng cơ năng ().

• Khi động năng bằng thế năng (), mỗi loại năng lượng sẽ bằng một nửa cơ năng: .

Từ đó, ta có thể suy ra li độ của vật tại thời điểm này: .

Khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp động năng bằng thế năng là .

Lời giải chi tiết:

- Hệ dao động điều hoà với chu kì 2 s nên tần số góc là: ω=π(rad/s)

- Động năng và thế năng bằng nhau lần thứ nhất thì: 

- Lần thứ nhất động năng và thế năng bằng nhau nên k = 1, t = 0 nên:

- Động năng và thế năng bằng nhau lần thứ hai (k = 2) sau khoảng thời gian: