- Sách Giáo Khoa Vật Lý 12
- Giải Vật Lí Lớp 12
- Giải Vật Lí Lớp 12 Nâng Cao
- Giải Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 12
- Sách Giáo Viên Vật Lí Lớp 12
- Sách Giáo Viên Vật Lí Lớp 12 Nâng Cao
- Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 12
- Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 12 Nâng Cao
Trong các con lắc mà ta đã xét ở chương này thì vật nặng chịu tác dụng của lực đàn hồi (F = -kx) hoặc trọng lực (P = mg). Các lực này là lực thế. Ở SGK Vật lí 10 nâng cao, ta đã biết rằng cơ năng (động năng + thế năng) của một vật chuyển động trong trường lực thế được bảo toàn.Như vậy : Cơ năng của vật dao động được bảo toàn.Ta sẽ xem xét chi tiết sự biến đổi từng thành phần của cơ năng, tức là động năng và thế năng, của vật nặng trong con lắc lò xo và thử lại rằng cơ năng được bảo toàn.2. Biểu thức của thế năngTrước hết, cần nói rõ rằng thế năng Wi của vật nặng dưới tác dụng của lực đàn hồi cũng chính là thế năng đàn hồi của lò xo.Xét vật nặng trong con lắc lò xo, vật dao động với tần số góc () và biên độ A, li độ của vật là: (8.1)Lực đàn hồi của lò xo tác dụng lên vật là F = -kx. Dưới tác dụng của lực này, thế năng của vật là:x = Acos(a)t + (p)1 W = kx’Thay Y từ (8.1), ta có:Trong bài này, taBiến đổi của thế năng theo thời gianDựa vào công thức (82) và dùng biếnđổi lượng giác cos°a = 1+ံးခံ4. ta có:W = 1 + cos2(aot + (p) 2 2 cos2(or + (p)Chọn gốc thời gian sao cho q2 = 0, tacó đường biểu diễn của W() ở Hình 8.1. иv,1இmA”2 mAO歪 Hình 8.1 Đường biểu diễn biến đổi thế năng theo thời gian (ọ = 0)Từ công thức và đường biểu diễn của W4, hãy rút ra nhận xét về biến đổi thế năng.41Biến đổi của động năng theo thời gianDùng công thức sina =1 – cos 2a–, có thể biến đổi (83) như sau:)cos2(aot + (p – 1 2 2مmo 1 =W = m0 A.в то А: cos2(aot + (p)Với q} = 0, ta có đồ thị ở Hình 8.2.1 ஆmA” mA”O T歪 Hình 8.2 Đường biểu diễn biển đổi động năng theo thời gian.Từ công thức và đường biểu diễn của W4, hãy rút ra nhận xét về sự biến đổi của động năng.42W = kA* cos*(ot + (p) mà o° = * tức là k = mo”, do đó:W = moA cos’ (or + (p) (8.2)Đây là biểu thức của thế năng phụ thuộc vào thời gian. Từ đây có thể khảo sát sự biến đổi của thế năng theo thời gian (xem Hình 8.1).3. Biểu thức của động năng Theo định nghĩa, động năng của vật nặng là: W = m Vận tốc U có thể tính được theo công thức (8.1) của li độ Y: υ = A = -ωAsin(ωI + φ) Thay vào biểu thức trên của động năng, ta cό :2 Α2 sin°(aot + φ) (8.3)W =Đây là biểu thức của động năng phụ thuộc vào thời gian. Từ đây có thể khảo sát sự biến đổi của động năng theo thời gian (xem cột bên trái).Vì khối lượng của lò xo rất nhỏ so với khối lượng của vật nên có thể bỏ qua động năng của lò xo. Như thế, động năng của vật cũng là động năng của cả con lắc lò xo.4. Biểu thức của cơ năngCơ năng W của vật nặng bằng tổng động năng và thế năng của vật, đó cũng là cơ năng của con lắc lò xo :W = W. + W.mo’A’ [cos°(oot + (p) + sin (ot +9)Suy ra : Ghi chú :Sự bảo toàn cơ năng đã được thử lại cho trường hợp con lắc lò xo. Có thể thử lại cho dao động của các con lắc khác (xem bàiW = ‘no’A’ (8.4)Từ (84) ta thấy rằng, cơ năng W không phụ thuộcthời gian. Vậy, cơ năng của vật nặng dao động, tức tập 3). cũng là cơ năng của con lắc lò xo, được bảo toàn.Chú ý rằng k = mao”, ta có:1, 2 W = 중 (8.5)Cơ năng tỉ lệ với bình phương biên độ A của dao động. 2. CÂU HỞI 1. đường biể [ phụ thuộ l g, động năng al ặng d động điềܐܫܕܪ ܩܰܫܝܚܐ ܕܝܫܩܺܝ ܘܝ ܘܝܕܝܐ ܢܐ ܢܝ . – ܐܠܝܠ ܢܚܬܐ -Ali – ili: Ai . ill ܓܝ أسس مدرسا ܚܬܬ ܔܝܓܚ ܗܢܐՆ J ܐܓܝ1 عر حسحطح۔ مجھ ۔۔۔ ۔حالا – – – – ܠܝܬ ܚܬܐ ill ܝ ܓܐܓܝܘܬܝ ܢܚܬܐ ܓit is2. Chứng tỏ rằng, Cơ năng của vật nặng dao động điều hoà bằng động năng của nó khi đi qua Vị trí ܐܓܝ2T . . . . ܫ ܢܝ ܫ ܢܝܐܬ ܫܶܥܝܐ ܓܝCân băng 52 BAI TÂP 1. Độ R at a g d độ g dié ܚܐܫܪܶܚܐ ܚܶܫܚܐ a±ܐ: theo thời gian A. theo một hàm dạng sin. B. tuần hoàn. Với chu kì T. T C. tuần hoàn. Với chu kì 2. D, không đổi 2. Một vật có khối lượng 750 g dao động điều hoà Với biên độ 4 cm và chu kì T=2s. Tỉnh năng lượngcủa dao động. 3. TÍnh thế năng, động năng Và Cơ năng Cơ năng không đổi trong chuyển động. 4. Dựa vào định luật bảo toàn Cơ năng, tính: a) Vận tốc của vật nặng trong Con lắc lò XO khi đi qua Vị trí cân bằng theo biên độ A. b Vậ A. 1 ܬܐܚܐ مالا – – برہم کر độ gÓܫ – ܦ ܒ r14 ܕܝ1 ܘܐܦ ܚܠܐ ܐܝܬ ܀ قد = 12حیط ہے۔ شمصر سے! VI III UCIIIO0.43