Hình vẽ là sơ đồ của một bàn xoay hình tròn, có gắn một thanh nhỏ cách tâm bàn 15 cm. Bàn xoay được chiếu sáng bằng nguồn sáng rộng, song song, hướng chiếu sáng từ phía trước màn để bóng đổ lên màn hình. Một con lắc đơn dao động điều hoà

a) Đồng pha có nghĩa là hai dao động có cùng giai đoạn. Trong trường hợp này, bóng của thanh nhỏ và quả nặng đều dao động theo phương thẳng đứng và cùng tần số. Do đó, chúng có cùng giai đoạn và được coi là đồng pha.

b) Phương trình dao động của con lắc đơn có dạng:
\[x(t) = A \cos(\omega t + \phi)\]
Trong đó:
- \(x(t)\) là vị trí của con lắc tại thời điểm \(t\).
- \(A\) là biên độ của con lắc, bằng khoảng cách từ thanh nhỏ đến tâm bàn xoay.
- \(\omega\) là tốc độ góc của bàn xoay.
- \(\phi\) là pha ban đầu của con lắc.

c) Cơ năng của con lắc đơn được tính bằng công thức:
\[E = \frac{1}{2} m v^2\]
Trong đó:
- \(E\) là cơ năng của con lắc.
- \(m\) là khối lượng của con lắc, bằng 100 g = 0.1 kg.
- \(v\) là tốc độ của con lắc.

Vì con lắc đơn dao động điều hoà, nên tại điểm cực đại, tốc độ bằng 0. Do đó, cơ năng của con lắc đơn tại điểm cực đại là:
\[E = \frac{1}{2} m v_{\text{cực đại}}^2\]

d) Li độ của con lắc là khoảng cách từ thanh nhỏ đến tâm bàn xoay. Vì bàn xoay đi một góc 30° từ vị trí ban đầu, nên li độ của con lắc là:
\[l = A \sin(30°)\]

Tốc độ của con lắc tại thời điểm này là:
\[v = \omega l = \omega A \sin(30°)\]

Để bàn xoay có tốc độ này trở lại, nó phải quay thêm một góc bằng đối của góc ban đầu, tức là 30°.