Đồ thị li độ - thời gian của một con lắc đơn dao động điều hoà được mô tả trên Hình 1.3

Giải Vật lí 11Kết nối tri thức Bài 1: Dao động điều hòa

Hoạt động trang 8 Vật Lí 11

1. Hãy mô tả dao động điều hoà của con lắc đơn.

2. Xác định biên độ và li độ của con lắc ở các thời điểm $t=0,t=0,5s,t=2,0s$.

Lời giải:

1. Từ đồ thị ta thấy:

- Biên độ dao động là giá trị lớn nhất của li độ: $A=x_{max}=40\left(cm\right)$

- Từ vị trí cao nhất đến vị trí thấp nhất gần mất thời gian là một nửa chu kì nên ta có: $\frac{T}{2}=2\left(s\right)\Rightarrow T=4\left(s\right)$

Tần số góc của con lắc là: $\omega =\frac{2\pi }{T}=\frac{2\pi }{4}=\frac{\pi }{2}$ (rad)

- Lúc $t=0$, con lắc đang ở vị trí biên dương: $x=A=40cm.$

$\Rightarrow x=A\cos \phi \iff \cos \phi =\frac{x}{A}=1\Rightarrow \phi =0$

Vậy phương trình dao động: $x=40\cos \left(\frac{\pi }{2}t\right)$ cm.

2.

- Lúc $t=0$, con lắc đang ở vị trí biên dương: $x=A=40cm.$

- Lúc $t=0,5s,$li độ của con lắc là: $x=40\cos \left(\frac{\pi }{2}.0,5\right)=40.\cos \frac{\pi }{4}=20\sqrt{2}\left(cm\right)$

- Lúc $t=1\left(s\right)$, quan sát trên đồ thị li độ con lắc là: $x=0$.

- Lúc $t=2\left(s\right)$, li độ của con lắc là $x=-A=-40\left(cm\right)$.