Làm thí nghiệm để xác nhận rằng khi góc lệch α0 ≤ 10o thì chu kì của con lắc đơn gần như

Hoạt động 1 trang 22 Vật Lí 11: Làm thí nghiệm để xác nhận rằng khi góc lệch α0 ≤ 10o thì chu kì của con lắc đơn gần như không phụ thuộc vào biên độ dao động

Phương pháp giải:

Dựa vào công thức Wt = mgl(1 − cosα) để trả lời.

Trả lời

Vị trí của con lắc đơn được xác định bằng li độ dài s hay li độ góc α

Thế năng của con lắc đơn là thế năng trọng trường.

Chọn mốc tính thế năng ở vị trí cân bằng thì thế năng của con lắc ở li độ góc α là: Wt  = mgl(1-cosα)

mà (1-cosα)=2${\sin }^2\frac{\alpha }{2}$ với α0 ≤ 10o thì$\sin \frac{\alpha }{2}\approx \frac{\alpha }{2}$ (α tính theo rad)

Khi đó Wt = mgl$\frac{{\alpha }^2}{2}$ với α =$\frac{s}{l}$ suy ra: Wt = mgl$\frac{s^2}{2l^2}$=$\frac{1}{2}$m$\frac{g}{l}$s2

Tại vị trí biên độ có Wt = W nên ta có $\frac{1}{2}m\frac{g}{l}{s}^2=\frac{1}{2}m{\omega }^2{A}^2$

$\to \omega =\sqrt{\frac{g}{l}}\to T=2\pi \sqrt{\frac{l}{g}}$

vậy với góc lệch α0 ≤ 10° thì chu kì của con lắc đơn gần như không phụ thuộc vào biên độ dao động

Xem thêm các bài giải SGK Vật lí 11 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Bài 3: Vận tốc, gia tốc trong dao động điều hoà

Bài 4: Bài tập về dao động điều hoà

Bài 5: Động năng. Thế năng. Sự chuyển hóa năng lượng trong dao động điều hòa

Bài 6: Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức. Hiện tượng cộng hưởng

Bài 7: Bài tập về sự chuyển hóa năng lượng trong dao động điều hòa

Bài 8: Mô tả sóng