Bài tập Bài toán sử dụng đồ thị năng lượng trong dao động điều hoà lớp 11 (có lời giải)

Hình dưới đây là đồ thị động năng theo thời gian của một vật khối lượng 0,4 kg dao động điều hoà. Đồ thị động năng theo thời gian Tại thời điểm ban đầu vật đang chuyển động theo chiều dương.

Giải thích

- Từ đồ thị ta có

- Tại thời điểm ban đầu

Thế năng

- Tại thời điểm:

- Dựa vào đồ thị ta suy ra \({x_0} = \frac{A}{2}\,\,\,\, \Rightarrow {x_1} = A\)

- Khoảng thời gian từ x0 đến x1 là \(\Delta t = \frac{1}{6}\, = \frac{T}{6}\, \Leftrightarrow \,\,T = 1{\rm{ s}}\, \Leftrightarrow \omega \, = \,\frac{{2\pi }}{T} = 2\pi {\rm{ rad/s}}{\rm{.}}\)

- Biên độ dao động:

- Tại thời điểm t = 0 \(\left\{ \begin{array}{l}{x_0} = A\cos \varphi \, = \,\frac{A}{2}\\v\, = \, - A\sin \varphi > 0\end{array} \right.\,\,\, \Rightarrow \,\,\left\{ \begin{array}{l}\cos \varphi \, = \,\frac{1}{2}\\\sin \varphi < 0\end{array} \right.\,\, \Rightarrow \varphi \, = \,\, - \frac{\pi }{3}\)

- Phương trình dao động cuả vật là \(x\,\, = \,5\cos \left( {2\pi t\,\, - \,\,\frac{\pi }{3}} \right)\left( {cm} \right).\)