Bài tập  /  Bài đang cần trả lời

Khi vật có li độ bằng một nửa biên độ thì động năng và thế năng chiếm bao nhiêu phần trăm so với cơ năng?Tại li độ nào thì thế năng bằng động năng?

Một vật có khối lượng m dao động điều hoà với tần số góc ωω và biên độ A.
a) Khi vật có li độ bằng một nửa biên độ thì động năng và thế năng chiếm bao nhiêu phần trăm so với cơ năng?b) Tại li độ nào thì thế năng bằng động năng?

1 trả lời
Hỏi chi tiết
53
Tham khảo câu trả lời từ Trợ lý ảo Lazi
Để giải quyết bài toán trên, chúng ta sẽ sử dụng các công thức liên quan đến dao động điều hòa.

### a) Tính động năng và thế năng khi li độ x = A/2

1. **Cơ năng của vật** trong dao động điều hòa:
\[
E = \frac{1}{2} k A^2
\]
(trong đó \( k \) là độ cứng của lò xo).

2. **Thế năng** tại li độ x:
\[
U = \frac{1}{2} k x^2
\]
Thay \( x = \frac{A}{2} \):
\[
U = \frac{1}{2} k \left(\frac{A}{2}\right)^2 = \frac{1}{2} k \frac{A^2}{4} = \frac{1}{8} k A^2
\]

3. **Động năng** tại li độ x:
\[
K = E - U = \frac{1}{2} k A^2 - \frac{1}{8} k A^2 = \frac{4}{8} k A^2 - \frac{1}{8} k A^2 = \frac{3}{8} k A^2
\]

4. **Phần trăm của động năng và thế năng so với cơ năng**:
- Động năng:
\[
\frac{K}{E} = \frac{\frac{3}{8} k A^2}{\frac{1}{2} k A^2} = \frac{3/8}{1/2} = \frac{3}{4}
\]
Động năng chiếm \( 75\% \) cơ năng.

- Thế năng:
\[
\frac{U}{E} = \frac{\frac{1}{8} k A^2}{\frac{1}{2} k A^2} = \frac{1/8}{1/2} = \frac{1}{4}
\]
Thế năng chiếm \( 25\% \) cơ năng.

### Kết luận phần a:
- Khi li độ bằng một nửa biên độ, động năng chiếm \( 75\% \) cơ năng và thế năng chiếm \( 25\% \) cơ năng.

### b) Tìm li độ tại đó thế năng bằng động năng

Khi động năng và thế năng bằng nhau, ta có:
\[
K = U
\]

Từ đó, theo công thức:
\[
\frac{1}{2} k A^2 - U = U \implies \frac{1}{2} k A^2 = 2U
\]
Từ đó ta có:
\[
U = \frac{1}{4} k A^2
\]

Ta biết:
\[
U = \frac{1}{2} k x^2 \implies \frac{1}{2} k x^2 = \frac{1}{4} k A^2
\]

Chia hai vế cho \( k \) và nhân lên với \( 2 \):
\[
x^2 = \frac{1}{2} A^2
\]
\[
x = \frac{A}{\sqrt{2}} \approx 0.707 A
\]

### Kết luận phần b:
Thế năng bằng động năng khi li độ bằng \( \frac{A}{\sqrt{2}} \).
2
0
Amelinda
08/08 10:51:05
+5đ tặng
a) Cơ năng: Trong dao động điều hòa, cơ năng (W) được bảo toàn và bằng tổng động năng (Wđ) và thế năng (Wt):
   W = Wđ + Wt
 * Biểu thức của động năng và thế năng:
   * Động năng: Wđ = 1/2 mω²x²
   * Thế năng: Wt = 1/2 k x² = 1/2 mω²x² (với k là độ cứng lò xo)
 * Tại vị trí x = A/2:
   * Thế năng: Wt = 1/2 mω²(A/2)² = 1/4 mω²A² = 1/4 W
   * Động năng: Wđ = W - Wt = 3/4 W
 * Kết luận:
   * Thế năng chiếm 25% cơ năng.
   * Động năng chiếm 75% cơ năng.
b) Khi thế năng bằng động năng: Wt = Wđ
   => 1/2 mω²x² = 1/2 W
   => x² = A²/2
   => x = ± A/√2
Kết luận:
 * Thế năng bằng động năng khi vật ở các vị trí có li độ x = ± A/√2.
 

Mở khóa để xem toàn bộ nội dung trả lời

(?)
Bạn đã đạt đến giới hạn của mình. Bằng cách Đăng ký tài khoản, bạn có thể xem toàn bộ nội dung trả lời
Cải thiện điểm số của bạn bằng cách đăng ký tài khoản Lazi.
Xem toàn bộ các câu trả lời, chat trực tiếp 1:1 với đội ngũ Gia sư Lazi bằng cách Đăng ký tài khoản ngay bây giờ
Tôi đã có tài khoản? Đăng nhập

Bạn hỏi - Lazi trả lời

Bạn muốn biết điều gì?

GỬI CÂU HỎI
Học tập không giới hạn cùng học sinh cả nước và AI, sôi động, tích cực, trải nghiệm
Bài tập liên quan
Bài tập Vật lý Lớp 11 mới nhất

Hôm nay bạn thế nào? Hãy nhấp vào một lựa chọn, nếu may mắn bạn sẽ được tặng 50.000 xu từ Lazi

Vui Buồn Bình thường

Học ngoại ngữ với Flashcard

×
Gia sư Lazi Gia sư
×
Trợ lý ảo Trợ lý ảo