Một chất điểm dao động điều hòa với chu kỳ bằng 2 s. Gốc tọa độ ở vị trí cân bằng. Tại thời điểm ban đầu, t = 0, chất điểm có vận tốc bằng \(2\pi \sqrt 3 \) cm/s và gia tốc bằng \(2{\pi ^2}\)

17/28

Một chất điểm dao động điều hòa với chu kỳ bằng 2 s. Gốc tọa độ ở vị trí cân bằng. Tại thời điểm ban đầu, t = 0, chất điểm có vận tốc bằng \(2\pi \sqrt 3 \) cm/s và gia tốc bằng \(2{\pi ^2}\) cm/s². Phương trình vận tốc của chất điểm là

\(v = 2\pi \cos \left( {\pi t} \right)\,cm/s.\)

\(v = 2\pi \cos \left( {\pi t + \frac{\pi }{3}} \right)\,cm/s.\)

\(v = 4\pi \cos \left( {\pi t - \frac{\pi }{6}} \right)\,cm/s.\)

\[v = 4\pi \cos \left( {\pi t - \frac{{2\pi }}{3}} \right)\,cm/s.\]

Giải thích

Đáp án đúng là C

Tần số góc: \(\omega = \frac{{2\pi }}{T} = \pi \left( {rad/s} \right)\)

Tại thời điểm ban đầu: \(\left\{ \begin{array}{l}v = 2\pi \sqrt 3 \,cm/s\\a = 2{\pi ^2}cm/{s^2}\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l} - \pi A\sin \varphi = 2\pi \sqrt 3 \\ - {\pi ^2}A\cos \varphi = 2{\pi ^2}\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}\sin \varphi = \frac{{ - 2\sqrt 3 }}{A}\left( { < 0} \right)\\\cos \varphi = \frac{{ - 2}}{A}\end{array} \right.\)

Chia vế: \(\tan \varphi = \sqrt 3 \Rightarrow \varphi = \frac{{ - 2\pi }}{3}\) (vì \(\sin \varphi < 0\))\( \Rightarrow A = \frac{{ - 2\sqrt 3 }}{{\sin \varphi }} = 4\,\left( {cm} \right).\)

Phương trình vận tốc: \(v = - 4\pi \sin \left( {\pi t - \frac{{2\pi }}{3}} \right) = - 4\pi \cos \left( {\pi t - \frac{{7\pi }}{6}} \right) = 4\pi \cos \left( {\pi t - \frac{\pi }{6}} \right)\,cm/s.\)