Bên cạnh giới thiệu về lý thuyết của bốn 4 đại lượng Tốc độ, năng lượng, gia tốc, lực căng dây của con lắc đơn, chúng ta cũng sẽ nhau làm những bài tập và bài tập vận dụng về phần này, sao cho vận dụng linh hoạt các công thức được đưa ra trong bài học ngày hôm nay.
Lý thuyết về lực căng dây của con lắc đơn
Tương tự như vận tốc, lực căng dây của con lắc đơn cũng chia ra làm hai trường hợp
a) Khi là các góc dao động lớn
Con lắc đơn chịu tác động của hai lực: Trọng lực P và lực căng dây T . Thông thường trọng lực sẽ được phân tích thành hai thành phần P1 và P2
* Nhắc lại:
Vậy ta có”
Vật đạt lực căng dây cực đại khi ở vị trí cân bằng (a=0)
Vật đạt lực căng dây cực tiểu khi ở vị trí biên (a=a0)
Bài 1: Một con lắc đơn gồm quả cầu nhỏ khối lượng 50 (g) treo vào một đầu dây mảnh dài 1 (m). Lấy g=9,8 m/s2, kéo con lắc ra khỏi vị trí cân bằng một góc a0=600 rồi buông ra để con lắc chuyển động với vận tốc ban đầu bằng không.
a) Tính vận tốc và lực căng dây tại vị trí biên và vị trí cân bằng
b) Tính vận tốc và lực căng dây tại vị trí có góc lệch so với phương thẳng đứng
Đáp án:
a) Tính vận tốc, lực căng dây
Tại vị trí cân bằng a=0:
Vận tốc: 3,13 m/s
Lực căng dây: 0,98 (N)
Tại vị trí biên a=600
Vận tốc: 0 m/s
Lực căng dây: 0,245 (N)
b) Tại vị trí có góc lệch so với phương thẳng đứng nên li độ
Vận tốc: 2,68 m/s
Lực căng dây: T=0,783
Bài 2: Khối lượng vật nặng là m=200 (g), chiều dài dây treo l=0,8 m. Kéo con lắc khỏi vị trí cân bằng góc a0 so với phương thẳng đứng thì nó dao động điều hòa với năng lượng E=3,2.10-4 (J). Tính biên độ dao động của con lắc, lấy g=10 (m/s2)
Đáp án:
Bài 3: Một con lắc đơn gồm vật có khối lượng 200 (g) treo tại nơi có g=9,86 (m/s2). Bỏ qua mọi ma sát. Con lắc dao động điều hòa theo phương trình
a) Tính chiều dài dây treo và năng lượng dao động của con lắc
b) Tại thời điểm t=0 vật có vận tốc và li độ bằng bao nhiêu
c) Tính vận tốc và gia tốc vật khi dây treo có góc lệch a=a0/(căn 3)
d) Tìm thời gian ngắn nhất để con lắc đi từ vị trí mà tại đó động năng cực đại đến vị trí mà tại đó động năng bằng 3 thế năng
Đáp án:
Xem thêm:
Các dạng bài tập con lắc đơn hay có trong đề thi THPT Quốc Gia
