Bài tập  /  Bài đang cần trả lời

Một chất điểm dao động điều hòa có phương trình x = 10cos ( 2 πt + π / 2 ). Khoảng thời gian kể từ thời điểm ban đầu, chất điểm đi theo chiều dương qua vị trí có động năng bằng thế năng lần thứ 2017 là

Một chất điểm dao động điều hòa  có phương trình x = 10cos ( 2 πt   +   π / 2 ) . Khoảng thời  gian kể từ thời điểm ban đầu, chất điểm đi theo chiều dương qua vị trí có động năng bằng thế năng lần thứ 2017 là
2 trả lời
Hỏi chi tiết
9
Tham khảo câu trả lời từ Trợ lý ảo Lazi
Để giải bài toán này, trước hết ta cần phân tích phương trình dao động điều hòa mà được cho:

\[
x(t) = 10 \cos(2 \pi t + \frac{\pi}{2})
\]

Phương trình này có thể được biến đổi một chút. Ta biết rằng \(\cos\left(\theta + \frac{\pi}{2}\right) = -\sin(\theta)\), do đó:

\[
x(t) = 10 \cdot -\sin(2 \pi t) = -10 \sin(2 \pi t)
\]

Động năng \(E_k\) và thế năng \(E_p\) trong dao động điều hòa được xác định như sau:

- Động năng \(E_k = \frac{1}{2}mv^2\) với \(v = \frac{dx}{dt}\)
- Thế năng \(E_p = \frac{1}{2}k x^2\)

Bởi vì tổng cơ năng \(E\) trong dao động điều hòa là hằng số:

\[
E = E_k + E_p = \frac{1}{2} k A^2
\]

trong đó \(A\) là biên độ. Ở đây, ta có \(A = 10\) và \(k = (2 \pi f)^2 m\), với \(f = \frac{1}{T}\).

Khi động năng bằng thế năng:

\[
E_k = E_p \Rightarrow \frac{1}{2}mv^2 = \frac{1}{2}k x^2
\]

Hay nói cách khác:

\[
v^2 = \frac{k}{m} x^2
\]

Từ đó ta có thể viết \(\sin^2(2 \pi t)\) và \(\cos^2(2 \pi t)\):

Xét định nghĩa đồng nhất của động năng và thế năng:

\[
\sin^2(2\pi t) = \cos^2(2\pi t) \Rightarrow \tan^2(2\pi t) = 1 \Rightarrow \tan(2\pi t) = \pm 1
\]

Điều này xảy ra với:

\[
2\pi t = \frac{(2n + 1)\pi}{4}, \text{ với } n \text{ là số nguyên.}
\]

Giải cho \(t\):

\[
t = \frac{(2n + 1)}{8}
\]

Do chất điểm đi theo chiều dương, ta chỉ cần xét giá trị của \(n\) từ 0 đến lần thứ 2016 (lần thứ 2017 lần đi qua).

Thay \(n\) vào công thức để tìm \(t\):

\[
t_{2017} = \frac{(2 \cdot 2016 + 1)}{8} = \frac{4033}{8} = 504.125
\]

Vậy khoảng thời gian kể từ thời điểm ban đầu mà chất điểm đi theo chiều dương qua vị trí có động năng bằng thế năng lần thứ 2017 là:

\[
t = 504.125 \text{ giây}.
\]
1
0
Little Wolf
hôm qua
+5đ tặng

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 nhập tài khoản ngay bây giờ
Tôi đã có tài khoản? Đăng nhập
2
0
+4đ tặng

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 12 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