Hướng Dẫn Giải Bài Tập Vật Lý 12 Bài 3: Con Lắc Đơn

Trong chương đầu tiên của vật lý 12 về dao động cơ, chúng ta sẽ tìm hiểu về cấu tạo và dao động của một con lắc đơn là như thế nào. Sau khi học bài học này, các em sẽ hoàn thành được các mục tiêu của bài học như: Điều kiện của vật nặng để con lắc đơn dao động điều hòa, viết được công thức tính chu kì, tần số góc của dao động, tính được thế năng, động năng, cơ năng của con lắc đơn,… Từ đó vận dụng các kiến thức đã học để giải bài tập cơ bản và nâng cao trong SGK và sách bài tập.

vat-ly-12

I. Tóm tắt lý thuyết vật lý 12 bài 3 – Con lắc đơn

Vật lý 12 bài 3 – Con lắc đơn là bài học sau khi các em đã tìm hiểu được về dao động điều hòa và con lắc lò xo trong các bài học đầu tiên của lý 12. Con lắc đơn cũng là một trường hợp của dao động điều hòa, nhưng nó giống và khác như thế nào so với con lắc đơn. Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu sau đây.

1. Cấu tạo của con lắc đơn

Con lắc đơn gồm 1 vật nhỏ có khối lượng m, treo ở đầu một sợi dây không dãn khối lượng không đáng kể có chiều dài l, đầu trên của sợi dây sẽ được treo vào một điểm cố định.

2. Phương trình dao động điều hòa của con lắc đơn

Phương trình dao động điều hòa của con lắc đơn

– Li độ cong: s =s0cos(ωt +φ)  (đơn vị: cm, m)

– Li độ góc: =α0cos(ωt +φ)     (đơn vị: độ, rad)

Chú ý: Khi con lắc đơn dao động điều hòa với góc lệch nhỏ và bot qua mọi ma sát thì s=l.α và s0=l.α0( và 0 có đơn vị là rad).

3. Chu kỳ, tần số dao động và tần số góc của một con lắc đơn

Khi con lắc đơn dao động điều hòa thì có:

Chú ý: Con lắc đơn dao động điều hòa thì chu kỳ không phụ thuộc vào khối lượng của vật nặng và biên độ dao động của vật.

vat-li-12

4. Năng lượng của con lắc đơn khi dao động điều hòa

Con lắc đơn dao động điều hòa thì năng lượng của đơn là:

Động năng con lắc đơn:

Thế năng con lắc đơn:

Cơ năng của con lắc đơn:

Chú ý: + Nếu bỏ qua ma sát thì cơ năng con lắc đơn bảo toàn

+ Công thức trên đứng với mọi li độ α ≤900

Bài tập minh họa vật lý 12 bài 3 – Con lắc đơn

Phần bài tập của vật lý 12 – con lắc đơn thường gồm các dạng bài tập về viết phương trình dao động của một con lắc đơn, tính chu kỳ, năng lượng,.. của con lắc đơn. Dưới đây sẽ có một số bài tập minh họa cho phần lí 12 con lắc đơn như sau:

Bài 1: Một con lắc đơn có chiều dài l = 16 cm. Kéo con lắc này lệch khỏi vị trí cân bằng một góc 90 rồi thả nhẹ cho con lắc dao động. Bỏ qua các ma sát, lấy g= 10 m/s2. Chọn gốc thời gian lúc thả vật, chiều dương là chuyển chuyển động ban đầu của con lắc. Hãy viết phương trình dao động của con lắc theo li độ góc

Hướng dẫn giải:

Tần số góc của con lắc:

Li độ cực đại:

Ta có :

Vậy phương trình dao động của con lắc theo li độ dài là: (rad).

 Bài 2: Một con lắc đơn có chiều dài l = 15 cm. Từ vị trí cân bằng con lắc được truyền vận tốc 10 cm/s theo chiều dương của trục tọa độ. Chọn gốc thời gian lúc thả vật và g= 10 m/s2. Viết phương trình dao động của con lắc đơn theo li độ dài.

Hướng dẫn giải:

Tần số góc của con lắc:

Li độ cực đại :

Ta có:

vậy phương trình dao động của con lắc theo li độ dài là: s = 8 cos(8t – π/2) (cm)

Bài 3: Con lắc đơn dao động điều hoà tại nơi có gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s2, với chu kỳ T = 2s. Tính chiều dài của con lắc này.

Hướng dẫn giải:

Ta có chu kỳ con lắc: Chiều dài con lắc: =0,995(m).

ly-12

Bài 4: Một con lắc đơn có độ dài l, trong khoảng thời gian Δt nó thực hiện được 6 dao động. Nếu người ta giảm bớt độ dài của nó đi 16cm, cũng trong khoảng thời gian Δt như trước nó thực hiện được 10 dao động. Chiều dài của con lắc ban đầu là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải: 

Trong khoảng thời gian Δt con lắc thực hiện được 6 dao động, nếu giảm bớt độ dài đi 16cm thì cũng trong khoảng thời gian Δt nó thực hiện được 10 dao động. vậy ta có biểu thức:

Giải phương trình trên với g = 10 m/s2 ta được kết quả chiều dài l của con lắc là: l=0,25 m =25 cm.

Qua bài giảng vật lý 12 bài 3 – Con lắc đơn này, các em cần nắm vững các mục tiêu mà bài đưa ra : Cấu tạo con lắc đơn, điều kiện con lắc đơn giao động điều hòa, công thức tính chu kỳ và các năng lượng của con lắc đơn. Hy vọng đây là một tài liệu giúp các em học tốt hơn vật lí 12 trong chương này nói riêng và toàn chương trình nói chung.

Xem thêm bài viết thuộc chuyên mục: Học tập

Bài viết hay nhất

Hướng Dẫn Cách Phối Đồ Đi Đà Lạt Cho Nữ Lùn, Đi Đà Lạt Mặc Gì Đẹp
Hướng Dẫn Cách Phối Đồ Đi Đà Lạt Cho Nữ Lùn, Đi Đà Lạt Mặc Gì Đẹp
Top 20 Cách Phối Đồ Cho Nữ Béo Bụng, Học Ngay 10 Cách Phối Đồ Cho Người Béo Bụng
Top 20 Cách Phối Đồ Cho Nữ Béo Bụng, Học Ngay 10 Cách Phối Đồ Cho Người Béo Bụng
Hướng Dẫn Cách Nấu Nước Lá Vối Tươi Ngon Nhất, Bí Quyết Pha Nước Lá Vối Tươi Ngon
Hướng Dẫn Cách Nấu Nước Lá Vối Tươi Ngon Nhất, Bí Quyết Pha Nước Lá Vối Tươi Ngon
Mách Nàng 13 Cách Phối Đồ Đi Đám Cưới Cho Nữ Mùa Hè, 31 Cách Phối Đồ Đi Đám Cưới Đẹp Siêu Sang Trọng
Mách Nàng 13 Cách Phối Đồ Đi Đám Cưới Cho Nữ Mùa Hè, 31 Cách Phối Đồ Đi Đám Cưới Đẹp Siêu Sang Trọng
Trắc nghiệm tiếng anh 11 unit 4: Volunteer work (P1)
Cách Bảo Quản Cùi Bưởi Để Nấu Chè Ăn, Để Bảo Quản Được Lâu Mà Vẫn
Cách Bảo Quản Cùi Bưởi Để Nấu Chè Ăn, Để Bảo Quản Được Lâu Mà Vẫn
Cách Nấu Nước Cốt Dừa Đóng Hộp Đảm Bảo Nhất, Cách Dùng Nước Cốt Dừa Đóng Hộp
Cách Nấu Nước Cốt Dừa Đóng Hộp Đảm Bảo Nhất, Cách Dùng Nước Cốt Dừa Đóng Hộp
Cách Sử Dụng Nồi Nấu Cháo Chậm Trung Quốc, Nồi Kho Cá Hầm Cháo Chậm Đa Năng Yibao 1,5 Lít
Cách Sử Dụng Nồi Nấu Cháo Chậm Trung Quốc, Nồi Kho Cá Hầm Cháo Chậm Đa Năng Yibao 1,5 Lít
Giải Thích Về Đồ Thị Pha Phối Khí Trên Động Cơ, Cấu Tạo Hệ Thống Phối Khí Trên Động Cơ
Giải Thích Về Đồ Thị Pha Phối Khí Trên Động Cơ, Cấu Tạo Hệ Thống Phối Khí Trên Động Cơ
Top 20+ Cách Phối Đồ Cho Người Lùn Mập Nữ Trở Lên Thon Gọn
Top 20+ Cách Phối Đồ Cho Người Lùn Mập Nữ Trở Lên Thon Gọn
Giải GDQP- AN 11 bài 3: Bảo vệ chủ quyền lãnh thổ và biên giới quốc gia
20 Cách Phối Đồ Nam Đi Chơi Vừa Chất Vừa Trẻ Trung, Gợi Ý Cách Phối Đồ Nam Đẹp Theo Nhiều Phong Cách
20 Cách Phối Đồ Nam Đi Chơi Vừa Chất Vừa Trẻ Trung, Gợi Ý Cách Phối Đồ Nam Đẹp Theo Nhiều Phong Cách
Hot 6 Cách Phối Đồ Cho Tuổi 17 Tuổi Cực Chất, Cách Phối Đồ Cho Tuổi Teen Siêu Dễ Thương
Hot 6 Cách Phối Đồ Cho Tuổi 17 Tuổi Cực Chất, Cách Phối Đồ Cho Tuổi Teen Siêu Dễ Thương
Giải GDQP- AN 10 bài 2: Lịch sử, truyền thống của Quân đội và Công an nhân dân Việt Nam
Diện Áo Lông Đa Phong Cách Phối Đồ Với Áo Khoác Lông Ngắn, 3 Tips Mặc Áo Khoác Lông Sang Chảnh Như Sao
Diện Áo Lông Đa Phong Cách Phối Đồ Với Áo Khoác Lông Ngắn, 3 Tips Mặc Áo Khoác Lông Sang Chảnh Như Sao