Giải Vật Lí 11 Bài 1 (Kết nối tri thức): Dao động điều hòa

Lời giải:

Hoạt động trang 6 Vật Lí 11: Treo một vật nhỏ, nặng vào đầu tự do của một lò xo nhẹ (Hình 1.1a) hoặc một dây nhẹ không dãn ta có con lắc lò xo hoặc con lắc đơn (Hình 1.1b).

Lời giải:

Lời giải:

Giải Vật lí 11trang 7

Câu hỏi trang 7 Vật Lí 11: Một vật dao động điều hoà có phương trình $\mathrm{x}=2\cos \left(4\pi \mathrm{t}+\frac{\pi }{2}\right)(\mathrm{c}\mathrm{m})$

Hãy xác định:

a) Biên độ và pha ban đầu của dao động.

b) Pha và li độ của dao động khi $t=2\left(s\right)$

Lời giải:

a. Từ phương trình $\mathrm{x}=2\cos \left(4\pi \mathrm{t}+\frac{\pi }{2}\right)(\mathrm{c}\mathrm{m})$ ta có:

+ Biên độ: $A=2$cm.

+ Pha ban đầu $\phi =\frac{\pi }{2}$ rad.

b. Thay $t=2\left(s\right)$ vào phương trình dao động ta được:

+ Pha của dao động là: $4\pi .2+\frac{\pi }{2}=8,5\pi$.

+ Li độ dao động là: $x=2\cos \left(4\pi .2+\frac{\pi }{2}\right)=0$.

Giải Vật lí 11trang 8

Hoạt động trang 8 Vật Lí 11: Đồ thị li độ - thời gian của một con lắc đơn dao động điều hoà được mô tả trên Hình 1.3.

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 $x=-A=-40\left(cm\right)$.

Câu hỏi trang 8 Vật Lí 11: Pít-tông của một động cơ đốt trong dao động trên một đoạn thẳng dài $16cm$ và làm cho trục khuỷu của động cơ quay đều (Hình 1.5). Xác định biên độ dao động của một điểm trên mặt pít-tông.

Lời giải:

Nếu coi khoảng cách từ pitông đến hình chiếu của khuỷu lên trục xilanh gần đúng bằng độ dài của biên, tức là không đổi, thì pitông dao động gần đúng như hình chiếu của khuỷu lên trục xilanh.

Biên độ dao động của một điểm trên mặt pít-tông là: $A=\frac{16}{2}=8\left(cm\right)$.

Lý thuyết Dao động điều hòa

I. Những đặc điểm cơ bản của dao động cơ

- Dao động cơ là chuyển động qua lại quanh vị trí cân bằng.

- Dao động cơ của một vật có thể là tuần hoàn hoặc không tuần hoàn.

- Sau những khoảng thời gian bằng nhau, vật trở lại vị trí cũ theo hướng cũ thì dao động của vật đó là tuần hoàn

- Dao động tuần hoàn đơn giản nhất là dao động điều hòa

II. Dao động điều hòa

1. Đồ thị của dao động điều hòa

- Đồ thị của dao động điều hòa là đường cong có dạng hình sin, cho biết vị trí của vật trên trục x tại những thời điểm khác nhau

2. Phương trình của dao động điều hòa

$x=A\cos (\omega t+\phi )$

Trong đó:

+ x: li độ của dao động

+ A: biên độ dao động (A>0)

+ ω: tần số góc của dao động (đơn vị: rad/s)

+ ωt+φ: pha của dao động tại thời điểm t (đơn vị: rad)

+ φ: pha ban đầu của dao động

III. Sơ đồ tư duy về "Dao động điều hòa"