Trong chương trình Vật Lý lớp 12, chúng ta sẽ tìm hiểu về con lắc đơn – một đề tài thú vị. Con lắc đơn là gì? Lý thuyết và công thức như thế nào? Cùng Team Marathon Education khám phá lý thuyết, công thức và bài tập của chủ đề này qua bài viết dưới đây.
Mục lục
Thế nào là con lắc đơn? Cấu tạo của con lắc đơn
Con lắc đơn bao gồm một vật nhỏ có khối lượng m treo ở đầu một sợi dây không dãn với chiều dài l (có khối lượng không đáng kể), đầu còn lại của sợi dây treo vào một điểm cố định.
Phương trình dao động của con lắc đơn
Phương trình dao động của con lắc đơn có dạng:
s = S.sin(ωt + φ)
Trong đó:
- s: cung dao động (Đơn vị tính: cm, m,…)
- S: biên độ cung (Đơn vị tính: cm, m,…)
- α: li độ góc (Đơn vị tính: rad)
- α0: biên độ góc (Đơn vị tính: rad)
- ω = gl (rad/s) với g là gia tốc trọng trường (m/s²) và l là chiều dài dây treo (m)
Phương trình vận tốc và gia tốc
v = s’ = – ωS.sin(ωt + φ) (m/s)
vmax = ωS
a = v’ = x” = – ω²S.cos(ωt + φ) (cm/s) = – ω²s (m/s²)
amax = ω²s
Các công thức con lắc đơn lớp 10
Công thức tính chu kỳ và tần số
Công thức tính năng lượng của con lắc đơn
Các công thức tính năng lượng của con lắc đơn dao động điều hòa là:
- Nếu bỏ qua ma sát thì cơ năng của con lắc đơn bảo toàn;
- Công thức trên đúng với mọi α ≤ 900.
Công thức tính vận tốc và lực căng dây
Công thức tính vận tốc của con lắc đơn
Công thức tính lực căng dây của con lắc đơn
Bài tập con lắc đơn lớp 10 có lời giải
Bài tập 1:
Một con lắc đơn có chiều dài 16cm. Kéo con lắc này di chuyển khỏi vị trí cân bằng một góc 90° rồi thả nhẹ cho con lắc dao động. Bỏ qua các loại ma sát, lấy g = 10m/s². Chọn mốc thời gian là lúc thả vật, chiều dương là chiều chuyển chuyển động lúc đầu của con lắc. Hãy biểu diễn phương trình dao động của con lắc trên theo li độ góc.
Hướng dẫn giải:
Bài tập 2:
Một con lắc đơn có chiều dài được kí hiệu l, thực hiện được 6 dao động trong khoảng thời gian Δt. Nếu giảm độ dài của con lắc đi 16cm thì trong khoảng thời gian Δt như ban đầu nó thực hiện được 10 dao động. Hãy cho biết chiều dài của con lắc ban đầu là bao nhiêu?
Hướng dẫn giải:
Con lắc thực hiện 6 dao động trong khoảng thời gian Δt, nếu giảm bớt độ dài đi 16cm thì cũng trong khoảng thời gian Δt đó nó thực hiện được 10 dao động. Vậy ta có biểu thức như sau:
Trên đây là những nội dung chia sẻ của Marathon Education về lý thuyết và công thức con lắc đơn lớp 10 cùng với bài tập con lắc đơn lớp 10 có lời giải chi tiết. Hi vọng sau khi đọc xong bài viết, các bạn sẽ nắm vững kiến thức này. Ngoài ra, hãy theo dõi website của Marathon thường xuyên để học trực tuyến online những kiến thức thực Toán – Lý – Hóa – Văn bổ ích khác. Chúc các bạn luôn học tập tốt và đạt điểm số cao trong mọi kỳ thi!