Một con lắc hình nón thực hiện chuyển động tròn đều trong một mặt phẳng nằm ngang. Bán kính của quỹ đạo tròn là 0,500 m và thời gian để hoàn thành một vòng quay là 2,16 s.
136/235
Một con lắc hình nón thực hiện chuyển động tròn đều trong một mặt phẳng nằm ngang. Bán kính của quỹ đạo tròn là 0,500 m và thời gian để hoàn thành một vòng quay là 2,16 s. Một chiếc đèn chiếu sáng lên vật nặng của con lắc như hình vẽ.
Bóng của vật nặng trên màn chắn được quan sát thấy di chuyển qua lại dọc theo một đường thẳng nằm ngang với:
Tốc độ không đổi 1,45 m s^(-1).
Tốc độ không đổi 4,23 m s^(-1).
Tốc độ thay đổi trong khoảng từ 0 đến 1,45 m s^(-1).
Tốc độ thay đổi trong khoảng từ 0 đến 4,23 m s^(-1).
Phương pháp giải:
Phân tích quá trình chuyển động của hệ
Vận dụng kiến thức giữa chuyển động tròn đều và giao động điều hòa
Giải chi tiết:
1. Phân tích hiện tượng:
Vật nặng chuyển động tròn đều trên mặt phẳng ngang.
Bóng của vật nặng trên màn chắn chính là hình chiếu của chuyển động tròn đều lên một đường thẳng (đường kính của quỹ đạo).
Trong vật lý, hình chiếu của một chuyển động tròn đều lên một đường thẳng nằm trong mặt phẳng quỹ đạo là một dao động điều hòa
2. Tính chất vận tốc của bóng:
Vì bóng thực hiện dao động điều hòa, nên tốc độ của nó không bao giờ cố định. Nó sẽ bằng 0 tại hai vị trí biên (xa nhất) và đạt giá trị cực đại
khi đi qua vị trí cân bằng (chính giữa).
Tốc độ cực đại của bóng chính bằng tốc độ dài (tangential speed) của vật nặng trong chuyển động tròn.
Ta có tốc độ dài v của chuyển động tròn đều:
Vậy vì bóng chuyển động qua lại (dao động điều hòa), tốc độ của nó thay đổi liên tục từ 0 (tại biên) đến giá trị cực đại 1,45 m/s (tại tâm).