LH Quảng cáo: lazijsc@gmail.com

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

Một vật có khối lượng m dao động điều hoà với tần số góc ở 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?


 
2 trả lời
Hỏi chi tiết
87
Tham khảo câu trả lời từ Trợ lý ảo Lazi
Để giải quyết bài toán này, chúng ta sẽ sử dụng các công thức liên quan đến dao động điều hòa.

### a) Khi vật có li độ bằng một nửa biên độ

Công thức cho động năng (\(E_k\)) và thế năng (\(E_p\)) trong dao động điều hòa được cho bởi:

- Động năng:
\[
E_k = \frac{1}{2} m \omega^2 (A^2 - x^2)
\]
- Thế năng:
\[
E_p = \frac{1}{2} k x^2
\]
với \(k = m \omega^2\).

Tổng cơ năng (\(E\)):
\[
E = \frac{1}{2} m \omega^2 A^2.
\]

Giả sử li độ \(x = \frac{A}{2}\), ta có:
\[
E_p = \frac{1}{2} k \left(\frac{A}{2}\right)^2 = \frac{1}{2} (m \omega^2) \left(\frac{A^2}{4}\right) = \frac{1}{8} m \omega^2 A^2,
\]
\[
E_k = E - E_p = \frac{1}{2} m \omega^2 A^2 - \frac{1}{8} m \omega^2 A^2 = \frac{4}{8} m \omega^2 A^2 - \frac{1}{8} m \omega^2 A^2 = \frac{3}{8} m \omega^2 A^2.
\]

Vậy tỉ lệ phần trăm của động năng và thế năng so với cơ năng là:
\[
\%E_k = \frac{E_k}{E} \times 100\% = \frac{\frac{3}{8} m \omega^2 A^2}{\frac{1}{2} m \omega^2 A^2} \times 100\% = \frac{3/8}{1/2} \times 100\% = \frac{3}{4} \times 100\% = 75\%.
\]
\[
\%E_p = \frac{E_p}{E} \times 100\% = \frac{\frac{1}{8} m \omega^2 A^2}{\frac{1}{2} m \omega^2 A^2} \times 100\% = \frac{1/8}{1/2} \times 100\% = \frac{1}{4} \times 100\% = 25\%.
\]

**Kết luận:** Khi vật có li độ bằng một nửa biên độ thì động năng chiếm 75% và thế năng chiếm 25% so với cơ năng.

### b) Tại li độ nào thì thế năng bằng động năng?

Thế năng bằng động năng khi:
\[
E_p = E_k.
\]

Từ công thức:
\[
\frac{1}{2} k x^2 = \frac{1}{2} m \omega^2 (A^2 - x^2).
\]

Giải phương trình:
\[
k x^2 = m \omega^2 (A^2 - x^2).
\]
\[
x^2 (k + m \omega^2) = m \omega^2 A^2.
\]
Do \(k = m \omega^2\), ta có:
\[
x^2 (m \omega^2 + m \omega^2) = m \omega^2 A^2,
\]
\[
2 m \omega^2 x^2 = m \omega^2 A^2.
\]
Chia cả hai bên cho \(m \omega^2\) (khác không):
\[
2 x^2 = A^2 \implies x^2 = \frac{A^2}{2} \implies x = \frac{A}{\sqrt{2}}.
\]

**Kết luận:** Thế năng bằng động năng khi vật có li độ \(x = \frac{A}{\sqrt{2}}\).
2
0
Bích Liên
30/09 12:49:21
+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
0
0
Phạm Minh Khôi
30/09 13:04:59
+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 11 mới nhất
Trắc nghiệm 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

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