(2 điểm) Một vật có khối lượng 2 kg dao động điều hoà với tần số góc 5 rad/s và biên độ 8 cm.
a) Khi vật có li độ \(x=4\) cm thì động năng và thế năng của vật là bao nhiêu?
b) Tại li độ nào thì thế năng bằng động năng?
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
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)
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
So sánh các máy tìm kiếm phổ biến:
- Google:
+ Ưu điểm: Tốc độ nhanh, kết quả phong phú, chính xác, giao diện thân thiện.
+ Nhược điểm: Quảng cáo nhiều.
- Bing (Microsoft):
+ Ưu điểm: Tích hợp tốt với Windows, hình ảnh đẹp, hỗ trợ tìm kiếm video tốt.
+ Nhược điểm: Ít người dùng hơn, kết quả chưa đa dạng bằng Google.
- Yahoo:
+ Ưu điểm: Kết hợp tin tức, email, cộng đồng.
+ Nhược điểm: Tốc độ chậm hơn, ít được ưa chuộng hiện nay.
- Cốc Cốc (Việt Nam):
+ Ưu điểm: Hỗ trợ tiếng Việt tốt, tìm kiếm phù hợp với nhu cầu trong nước, có thể tải video, nhạc dễ dàng.
+ Nhược điểm: Quy mô nhỏ hơn Google, ít dữ liệu quốc tế.
Ta có \(\tan x-\cot x=m\) \(\Leftrightarrow\tan^2x+\cot^2x=m+1\)
\(\Leftrightarrow\dfrac{1}{\cos^2x}-1+\dfrac{1}{\sin^2x}-1=m+1\)
\(\Leftrightarrow A=\sqrt{\dfrac{1}{\sin^2x}+\dfrac{1}{\cos^2x}-9}=\sqrt{m-6}\)
a) Li độ \(x=4cm=\dfrac{A}{2}\):
\(\omega=5rad/s\)
Động năng:
\(W_đ=\dfrac{1}{2}mv^2=\dfrac{1}{2}m\omega^2\left(A^2-x^2\right)=\dfrac{1}{2}\cdot2\cdot5^2\left(0,08^2-0,04^2\right)\approx0,03J\)
Cơ năng: \(W=\dfrac{1}{2}mv^2_{max}=\dfrac{1}{2}\cdot2\cdot5^2\cdot0,08^2=0,16J\)
Thế năng: \(W_t=W-W_đ=0,16-0,03=0,13J\)
b)Để thế năng bằng động năng: \(W_đ=W_t\)
\(\Rightarrow\dfrac{1}{2}m\omega^2\left(A^2-x^2\right)=\dfrac{1}{2}m\omega^2x^2\)
\(\Rightarrow A^2-x^2=x^2\Rightarrow A^2=2x^2\Rightarrow x=\pm\dfrac{A}{\sqrt{2}}\)
a) Động năng của vật được tính bằng công thức:
K = (1/2) * 2 * (5)^2 * (0.04)^2 ≈ 0.008 J
U = (1/2) * 2 * (5)^2 * (0.08)^2 - (1/2) * 2 * (5)^2 * (0.04)^2 ≈ 0.032 J. Vậy động năng của vật là khoảng 0.008 J và thế năng của vật là khoảng 0.032 J.
b) Để tìm li độ mà thế năng bằng động năng, ta giải phương trình U = K: (1/2) * 2 * (5)^2 * A^2 - (1/2) * 2 * (5)^2 * x^2 = (1/2) * 2 * (5)^2 * x^2 (1/2) * 2 * (5)^2 * A^2 = (1/2) * 2 * (5)^2 * x^2 + (1/2) * 2 * (5)^2 * x^2 (1/2) * 2 * (5)^2 * A^2 = 2 * (1/2) * 2 * (5)^2 * x^2 A^2 = 2 * x^2 A = √(2 * x^2) Vậy thế năng bằng động năng khi li độ x = A/√2.