(2 điểm) Hình dưới mô tả sự biến thiên vận tốc theo thời gian của một vật dao động điều hòa.

a. Viết phương trình vận tốc theo thời gian.
b. Viết phương trình li độ và gia tốc theo thời gian.
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
Gọi nửa quãng đường là S
\(t_1\) là thời gian đi hết nửa quãng đường đầu
\(t_1=\dfrac{s}{12}\)
\(t_2\) là thời gian đi hết nửa quãng đường sau
\(t_2=\dfrac{S}{v_2}\)
\(v_{tb}=\dfrac{S+S}{t_1+t_2}=\dfrac{2S}{\dfrac{S}{12}+\dfrac{S}{v_2}}=8\)
\(\Leftrightarrow\dfrac{2S}{\dfrac{S\left(12+v_2\right)}{12v_2}}=8\Leftrightarrow\dfrac{24v_2}{12+v_2}=8\Rightarrow v_2=6\) km/h
Từ phương trình \(x = 5 sin \left(\right. 2 \pi t + \frac{\pi}{6} \left.\right)\) (cm)
\(\Rightarrow A = 5\) cm; \(\omega = 2 \pi\) rad/s
Ta có: \(\text{v} = x^{'} = \omega A cos \left(\right. \omega t + \varphi \left.\right) = 2 \pi . 5. cos \left(\right. 2 \pi t + \frac{\pi}{6} \left.\right) = 10 \pi cos \left(\right. 2 \pi t + \frac{\pi}{6} \left.\right)\) cm/s
a. Ở thời điểm \(t = 5\) s
Ta có: \(x = 5 sin \left(\right. 2 \pi . 5 + \frac{\pi}{6} \left.\right) = 2 , 5\) cm
\(\text{v} = 10 \pi cos \left(\right. 2 \pi . 5 + \frac{\pi}{6} \left.\right) = 5 \sqrt{30}\) cm/s
\(a = - \omega^{2} x = - \left(\left(\right. 2 \pi \left.\right)\right)^{2} . 2 , 5 = - 100\) cm/s2
b. Khi pha dao động là 120o.
\(x = 5 sin 12 0^{o} = 2 , 5 \sqrt{3}\) cm
\(v = 10 \pi cos 12 0^{o} = - 5 \pi\) cm/s
\(a = - \omega^{2} x = - 4 \pi^{2} . 2 , 5 \sqrt{3} = - \sqrt{3}\) cm/s2
Một con lắc đơn dao động với biên độ góc \(\alpha\) nhỏ. Chu kì con lắc phụ thuộc vào cả chiều dài và vị trí nơi đặt con lắc trên mặt đất.
Khi đó chu kì áp dụng theo công thức: \(T=2\pi\cdot\sqrt{\dfrac{l}{g}}\)
Với chiều dài \(l\) không đổi và tỉ lệ với \(T^2\).
Một con lắc đơn dao đọng với biên độ góc a nhỏ.Chu kì con lắc phụ thuộc vào cả chiều dài và vị trí nơi đặt con lắc trên mặt đất.
Khi đó chu kì áp dụng theo công thức:\(\overline{T+2\pi.\sqrt{\dfrac{l}{g}}}\)
Với chiều dài \(\overline{l}\)không đổi và tỉ lệ với\(^{T^2}\)
\(L=12cm\Rightarrow A=\dfrac{L}{2}=6cm\)
Chu kì dao động: \(T=\dfrac{62,8}{20}=3,14s\approx\pi\left(s\right)\Rightarrow\omega=\dfrac{2\pi}{T}=2\)
Áp dụng pt độc lập: \(x^2+\dfrac{v^2}{\omega^2}=A^2\)
\(\Rightarrow\left(-2\right)^2+\dfrac{v^2}{2^2}=6^2\Rightarrow v=\pm8\sqrt{2}\left(cm/s\right)=\pm0,08\sqrt{2}\left(m/s\right)\)
Mà vật đang chuyển động the chiều dương: \(v=0,08\sqrt{2}\left(m/s\right)\)
Gia tốc vật:
\(a=-\omega^2x=-2^2\cdot\left(-2\right)=8cm/s^2\)
Chu kì \(T=4s\Rightarrow\omega=\dfrac{2\pi}{T}=\dfrac{2\pi}{4}=\dfrac{\pi}{2}\)
Trong \(t=6s=T+\dfrac{T}{2}\)
Mà quãng đường đi được sau 6s là 48cm nên:
\(S=4A+2A=6A=48\Rightarrow A=8cm\)
Khi \(t=0\) vật qua VTCB và hướng về vị trí biên âm nên \(\varphi_0=\dfrac{\pi}{2}\).
PT dao động:
\(x=Acos\left(\omega t+\varphi_0\right)=8cos\left(\dfrac{\pi}{2}t+\dfrac{\pi}{2}\right)\left(cm\right)\)
E = a+1/a-1 = a-1+2/a-1
= 1 + 2/a-1
Để E nguyên => 2/a-1 nguyên
Hay 2 chia hết cho (a-1)
=> a - 1 thuộc Ư(2)={±1;±2}
=> a thuộc { 2;0;3;-1}
\(E=\dfrac{a+1}{a-1}=\dfrac{a-1+2}{a-1}=1+\dfrac{2}{a-1}\)
\(E\in Z\Rightarrow2⋮\left(a-1\right)\)
\(\Rightarrow\left(a-1\right)\inƯ\left(2\right)\)
\(\Rightarrow\left(a-1\right)\in\left\{-1;1;-2;2\right\}\) và \(a\in Z\)
\(\Rightarrow a=\left\{0;2;-1;3\right\}\)
Từ pt \(v=16\pi\cos\left(4\pi t-\dfrac{\pi}{6}\right)=16\pi\cos\left(4\pi t-\dfrac{2\pi}{3}+\dfrac{\pi}{2}\right)\) (cm/s), ta suy ra \(\omega=4\pi\left(rad/s\right)\), lại có \(\omega A=16\pi\Leftrightarrow A=\dfrac{16\pi}{\omega}=4\left(cm\right)\)
\(\varphi_0=-\dfrac{2\pi}{3}\); \(T=\dfrac{2\pi}{\omega}=0,5\left(s\right)\)
Đường tròn lượng giác:

Từ đây, ta có thể thấy tại thời điểm lần thứ 2023 vật chuyển động qua vị trí \(x=2\) kể từ khi dao động, góc quét của vật là \(\Delta\varphi=\dfrac{\pi}{3}+1011.2\pi=\dfrac{6067}{3}\pi\) (rad)
Thời điểm lần thứ 2023 vật chuyển động qua vị trí \(x=2\) kể từ lúc bắt đầu dao động là \(\Delta t=\dfrac{\Delta\varphi}{2\pi}.T=\dfrac{\dfrac{6067}{3}\pi}{2\pi}.0,5=\dfrac{6067}{12}\approx505,58\left(s\right)\)
a. Dựa vào đồ thị ta có:
Chu kì \(T = 2 s\), suy ra tần số góc \(\omega = \frac{2 \pi}{T} = \frac{2 \pi}{2} = \pi\) rad/s
Vận tốc cực đại của dao động: \(\text{v}_{m a x} = \omega A\)
\(\Rightarrow A = \frac{\text{v}_{m a x}}{\omega} = \frac{4}{\pi}\) cm
Thời điểm \(t = 0\), vật có \(\text{v} = \text{v}_{m a x}\), suy ra vật ở VTCB và \(\text{v} > 0\)
Khi đó: \(x = 0 \Rightarrow cos \varphi = 0 \Rightarrow \varphi = - \frac{\pi}{2}\)
Phương trình của vận tốc có dạng: \(\text{v} = \omega A cos \left(\right. \omega t + \varphi + \frac{\pi}{2} \left.\right)\)
\(\Rightarrow \text{v} = 4 cos \left(\right. \pi t - \frac{\pi}{2} + \frac{\pi}{2} \left.\right) = 4 cos \left(\right. \pi t \left.\right)\) (cm/s)
b. Phương trình dao động điều hòa có dạng: \(x = A cos \left(\right. \omega t + \varphi \left.\right)\)
\(\Rightarrow x = \frac{4}{\pi} cos \left(\right. \pi t - \frac{\pi}{2} \left.\right)\) (cm)
Phương trình của gia tốc có dạng: \(a = \omega^{2} A cos \left(\right. \omega t + \varphi + \pi \left.\right)\)
\(\Rightarrow a = \pi^{2} . \frac{4}{\pi} cos \left(\right. \pi t - \frac{\pi}{2} + \pi \left.\right) = 4 \pi cos \left(\right. \pi t + \frac{\pi}{2} \left.\right)\) (cm/s2)
helo cô duyen