Trang chủ   >>   Lớp 12   >>   Vật Lý
SGK Vật lí 12

SGK Vật lí 12

ISBN: 9786040141811

Tác giả: Lương Duyên Bình, Vũ Quang, Nguyễn Thượng Chung, Tô Giang, Trần Chí Minh, Ngô Quốc Quýnh

Nhà xuất bản: NXB Giáo Dục Việt Nam

Bài 3: Con lắc đơn

BT: 1 2 3 4 5 6 7

Giải bài 1 trang 17 SGK Vật lý 12

Thế nào là con lắc đơn? Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt động lực học. Chứng minh khi con lắc dao động nhỏ (sinα ≈ α) (rad), dao động của con lắc đơn là dao động điều hòa.

Văn Hợi
5 0
1

Khái niệm con lắc đơn:

Con lắc đơn gồm một vật nhỏ, khối lượng m, treo ở đầu một sợi dây không dãn, không đáng kể, chiều dài l. 

2

Khảo sát dao động của con lắc đơn:

  • Vị trí cân bằng của con lắc là vị trí mà dây treo có phương thằng đứng.

  • Con lắc sẽ đứng yên mãi ở vị trí này nếu lúc đầu nó đứng yên. Kéo nhẹ quả cầu cho dây treo lệch khỏi vị trí cân bằng một góc rồi thả ra, ta thấy con lắc dao động quanh vị trí cân bằng trong mặt phẳng đứng đi qua điểm treo và vị trí ban đầu của vật.

3

Chứng minh khi con lắc dao động nhỏ (sinα ≈ α) (rad), dao động của con lắc đơn là dao động điều hòa.

Xét con lắc đơn như hình vẽ:

Dao động của con lắc đơn

Tại vị trí M, vật chịu tác dụng trọng lực \(\vec P\) và lực căng \(\vec T\).

  • \(\vec P\) được phân tích thành 2 thành phần: \({\vec P_n}\) theo phương vuông góc với đường đi, \({\vec P_t}\) theo phương tiếp tuyến với quỹ đạo.
  • Lực căng \(\vec T\) và thành phần \({\vec P_n}\) vuông góc với đường đi nên không làm thay đổi tốc độ của vật.
  • Thành phần lực \({\vec P_t}\) là lực kéo về có giá trị Pt = -mgsinα
  • Nếu li độ góc α nhỏ thì sinα ≈ α (rad) thì Pt = -mgα = -\(\frac{{mgs}}{l}\) so sánh với lực kéo về của con lắc lò xo F = -kx.
  • Ta thấy \(\frac{{mg}}{l}\) có vai trò của k → \(\frac{{l}}{g}\) = \(\frac{{m}}{k}\)

Vậy khi dao động nhỏ (sinα ≈ α (rad)), con lắc đơn dao động điều hòa.

Bạn có phương pháp giải hay hơn?

Nếu thấy hay, hay ủng hộ ngay!