Giải bài tập vật lí lớp 11 kết nối tri thức Bài 2 Mô tả dao động điều hòa

MỞ ĐẦU

Câu hỏi: Để vẽ đồ thị hoặc viết phương trình của một dao động điều hòa cần biết những đại lượng vật lí nào?

I. CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG CỦA DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA 

Câu hỏi 1: Hình 2.1 là đồ thị dao động điều hòa của một vật.

Hãy xác định:

• Biên độ, chu kì, tần số của dao động
• Nêu thời điểm mà vật có li độ x=0; x = 0,1 m.

Câu hỏi 2: Từ Hình 2.1 hãy xác định tần số góc của dao động của vật.

II. PHA BAN ĐẦU. ĐỘ LỆCH PHA

1. Pha ban đầu

Câu hỏi: Hình 2.3 là đồ thị dao động điều hòa của một con lắc.

Hãy cho biết: 

• Vị trí và hướng dịch chuyển của con lắc tại thời điểm ban đầu.
• Pha ban đầu của dao động.

2. Độ lệch pha giữa hai dao động cùng chu kì

Câu hỏi 1: Hãy chứng minh rằng độ lệch pha giữa hai dao động cùng chu kì bằng độ lệch pha ban đầu.

2. Độ lệch pha giữa hai dao động cùng chu kì

Câu hỏi : Hai con lắc 1 và 2 dao động điều hòa, tại cùng thời điểm quan sát vị trí của chúng được biểu diễn trên Hình 2.5 a, b. Hỏi dao động của con lắc nào sớm pha hơn và sớm pha hơn bao nhiêu?

III. BÀI TẬP VÍ DỤ VỀ CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG CỦA DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

Hoạt động 1:

Xét một vật dao động điều hòa có biên độ 10 cm, tần số 5Hz. Tại thời điểm ban đầu (t=0) vật có li độ cực đại theo chiều dương.

• Xác định chu kì, tần số góc, pha ban đầu của dao động
• Viết phương trình và vẽ đồ thị (x-t) của dao động

Hoạt động 2: Cho hai con lắc đơn dao động điều hòa. Biết phương trình dao động của con lắc thức nhất là $x=20cos(20\pi t+\frac{\pi}{2})$ (cm). Con lắc thứ hai có cùng biên độ và tần số nhưng lệch về thời gian so với con lắc thứ nhất một phần tư chu kì. Viết phương trình dao động của con lắc thứ hai.

Câu hỏi 1:
Đại lượng nào dưới đây đặc trưng cho độ lệch về thời gian giữa hai dao động điều hòa cùng chu kì?
A. Li độ
B. Pha
C. Pha ban đầu
D. Độ lệch pha

Câu hỏi 2: Hãy chứng minh rằng độ lệch pha giữa hai dao động điều hòa cùng tần số là đại lượng không đổi và bằng độ lệch pha ban đầu.