Giải Bài 3 trang 43 sgk Vật Lý 12 nâng cao

Bài 8: Năng lượng trong dao động điều hòa

Bài 3 trang 43 sgk Vật Lý 12 nâng cao

Tính thế năng, động năng và cơ năng của con lắc đơn ở một ví trí bất kì (li độ góc α) và thử lại rằng cơ năng không đổi trong chuyển động.

Lời giải:

* Tính thế năng W_t: Thế năng W_t của con lắc đơn là thế năng của vật chịu tác dụng của trọng lực, nếu chọn gốc thế năng tại vị trí cân bằng O thì thế năng khi vật ở vị trí M có li độ α là: 

Với dao động nhỏ ta có: 

Trong đó s = l.α là độ dài đại số của cung OM.

* Tính động năng W_đ

 trong đó v là vận tốc của vật khi ở vị trí M,

Sử dụng công thức độc lập của v và s ta có:

* Tính cơ năng W

Qua bài giải, ta thấy được cơ năng của con lắc đơn là đại lượng bất biến trong suốt quá trính dao động và tỉ lệ với bình phương biên độ s₀². Và kết luận trên đây về sự bảo toàn cơ năng của con lắc đơn đồng thời cũng có thể suy ra ngay từ tính chất của trọng lực tác dụng lên con lắc là lực thế.

Xem toàn bộ Giải bài tập Vật lý 12 nâng cao: Bài 8. Năng lượng trong dao động điều hòa