Bài tập  /  Bài đang cần trả lời

Một vật có khối lượng m dao động điều hoà với tần số góc ω và biên độ 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? Tại li độ nào thì thế năng bằng động năng?

Một vật có khối lượng m dao động điều hoà với tần số góc ω 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
18
Tham khảo câu trả lời từ Trợ lý ảo Lazi
Để giải bài toán này, chúng ta cần nhắc lại một số công thức cơ bản trong dao động điều hòa.

1. **Công thức năng lượng trong dao động điều hòa**:
- Cơ năng \( E \) của vật dao động điều hòa được tính bằng công thức:
\[
E = \frac{1}{2} k A^2
\]
với \( k \) là hằng số đàn hồi (không cần xác định giá trị cụ thể của \( k \) để làm bài này).
- Thế năng (TPE) trong dao động điều hòa tại li độ \( x \) được tính bằng:
\[
U = \frac{1}{2} k x^2
\]
- Động năng (KE) trong dao động điều hòa tại li độ \( x \) được tính bằng:
\[
K = E - U = \frac{1}{2} k A^2 - \frac{1}{2} k x^2
\]

2. **Tính toán khi vật có li độ bằng một nửa biên độ**:
- Giả sử \( x = \frac{A}{2} \).
- Thế năng tại vị trí này:
\[
U = \frac{1}{2} k \left( \frac{A}{2} \right)^2 = \frac{1}{2} k \frac{A^2}{4} = \frac{1}{8} k A^2
\]
- Cơ năng tổng số là:
\[
E = \frac{1}{2} k A^2
\]
- Động năng tại vị trí \( x = \frac{A}{2} \):
\[
K = E - U = \frac{1}{2} k A^2 - \frac{1}{8} k A^2 = \frac{4}{8} k A^2 - \frac{1}{8} k A^2 = \frac{3}{8} k A^2
\]

3. **Phần trăm so với cơ năng**:
- Phần trăm thế năng:
\[
\text{Phần trăm } U = \left( \frac{U}{E} \right) \times 100\% = \left( \frac{\frac{1}{8} k A^2}{\frac{1}{2} k A^2} \right) \times 100\% = \frac{1/8}{1/2} \times 100\% = \frac{1}{4} \times 100\% = 25\%
\]
- Phần trăm động năng:
\[
\text{Phần trăm } K = \left( \frac{K}{E} \right) \times 100\% = \left( \frac{\frac{3}{8} k A^2}{\frac{1}{2} k A^2} \right) \times 100\% = \frac{3/8}{1/2} \times 100\% = \frac{3/8 \cdot 2/1}{4/4} \cdot 100\% = \frac{3}{4} \cdot 100\% = 75\%
\]

Vậy:
- Phần trăm động năng so với cơ năng là 75%.
- Phần trăm thế năng so với cơ năng là 25%.

4. **Tại li độ nào thì thế năng bằng động năng?**:
- Khi thế năng \( U \) bằng động năng \( K \), ta có:
\[
U = K
\]
- Từ biểu thức, ta có \( U + K = E \) và \( U = K \). Vậy ta có:
\[
2U = E \implies U = \frac{E}{2}
\]
- Thay vào biểu thức thế năng:
\[
\frac{1}{2} k x^2 = \frac{1}{2} k A^2 \implies x^2 = \frac{1}{2} A^2 \implies x = \frac{A}{\sqrt{2}} \text{ hoặc } -\frac{A}{\sqrt{2}}
\]

**Tóm lại**:
a) Khi vật có li độ bằng một nửa biên độ thì:
- Động năng chiếm 75% cơ năng.
- Thế năng chiếm 25% cơ năng.
b) Thế năng bằng động năng tại li độ \( x = \frac{A}{\sqrt{2}} \) hoặc \( x = -\frac{A}{\sqrt{2}} \).
2
0
Chou
07/12 19:36:55
+4đ tặng
a) Khi vật có li độ bằng một nửa biên độ
Động năng (Wđ): Khi vật có li độ x = A/2, ta có: Wđ = 1/2mω²*(A² - x²) = 1/2mω²*(A² - (A/2)² = 3/41/2mω²A² => Wđ = 3/4*W Vậy động năng chiếm 75% cơ năng.
Thế năng (Wt): Wt = 1/2kx² = 1/2mω²*(A/2)² = 1/41/2mω²A² => Wt = 1/4*W Vậy thế năng chiếm 25% cơ năng.
b) Tại li độ nào thì thế năng bằng động năng?
Khi thế năng bằng động năng, ta có: Wt = Wđ => 1/2kx² = 1/2mω²*(A² - x²) => x² = A² - x² => 2*x² = A² => 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 nhập tài khoản ngay bây giờ
Tôi đã có tài khoản? Đăng nhập
1
0
QMHieu
07/12 19:37:25
+2đ 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 9 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
×
Đấu trường tri thức | Lazi Quiz Challenge +500k