Một con lắc lò xo dao động điều hoà theo phương ngang trên mặt phẳng không ma sát như hình vẽ sau.
12/22
Một con lắc lò xo dao động điều hoà theo phương ngang trên mặt phẳng không ma sát như hình vẽ sau.
Biết phương trình chuyển động của con lắc là \(x = 3\cos \pi t\), trong đó \(x\) tính bằng cm và \(t\) tính bằng giây. Hỏi tại thời điểm \(t = \frac{4}{3}\) (s) thì con lắc đang di chuyển nhanh dần hay chậm dần và theo hướng nào?
Con lắc di chuyển nhanh dần từ phải sang trái.
Con lắc di chuyển nhanh dần từ trái sang phải.
Con lắc di chuyển chậm dần từ trái sang phải.
Con lắc di chuyển chậm dần từ phải sang trái.
Ta xác định hàm vận tốc và hàm gia tốc của con lắc:
\(\begin{array}{l}v\left( t \right) = x'\left( t \right) = - 3\pi \sin \pi t\\a\left( t \right) = x''\left( t \right) = - 3{\pi ^2}\cos \pi t\end{array}\)
Thời điểm \(t = \frac{4}{3}\) ta có
Gia tốc tức thời:\(a\left( {\frac{4}{3}} \right) = - 3{\pi ^2}\cos \frac{{4\pi }}{3} = \frac{{3{\pi ^2}}}{2} > 0\), do đó con lắc đang di chuyển nhanh dần.
Vận tốc tức thời: \(v\left( {\frac{4}{3}} \right) = - 3\pi \sin \frac{{4\pi }}{3} = \frac{{3\sqrt 3 }}{2}\pi > 0\), do đó con lắc đang di chuyển cùng chiều dương, mà theo hình vẽ, chiều dương là chiều từ trái sang phải, do vậy con lắc di chuyển từ trái sang phải.