Một chất điểm có khối lượng m = 300 g thực hiện đồng thời hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số, cùng biên độ, có li độ phụ thuộc thời gian như hình vẽ. Nếu t2−t1=16s thì cơ năng của chất điểm gần giá trị nào nhất sau đây?

Phương pháp: 

Sử dụng kĩ năng đọc đồ thị 

Sử dụng vòng tròn lượng giác và công thức Δφ=ωΔt

Biên độ dao động tổng hợp: A=A12+A22+2A1A2cosΔφ

Cơ năng của con lắc: W=12mω2A2

Cách giải: 

Nhận xét: hai dao động có cùng biên độ A 

Từ đồ thị ta thấy trong khoảng thời gian từ t₁ đến t₂, dao động 1 dịch chuyển từ li độ 4 cm về vị trí cân bằng,  dao động 2 dịch chuyển từ li độ 4 cm, đến biên dương và về li độ 4 cm 

Ta có vòng tròn lượng giác:

Từ vòng tròn lượng giác ta thấy: α=300=π6(rad)

Khoảng thời gian từ t₁ đến t₂ là:

Δt=t2−t1=16⇒ω=ΔφΔt=2αΔt=π316=2π(rad/s)

Lại có arcos4A=300⇒4A=cos300=32⇒A=83(cm)

Độ lệch pha giữa hai dao động là: φ=2α=π3(rad)

Biên độ dao động tổng hợp là:

A0=A12+A22+2A1A2cosπ3=A3=8(cm)

Cơ năng của vật là: 

W=12mω2A02=12.0,3.(2π)2.0,082≈0,0379(J)=37,9(mJ)

Chọn C