Bám ngay cạnh chương trình của SGK trang bị lí lớp 12, nofxfans.com ra mắt với các bạn đọc bài thứ 3 vào chương 1: xấp xỉ là bài bác Con lắc đơn. Trong bài này, bọn họ sẽ cùng khảo sát quá trình dao hễ của con lắc đơn. Trong điều kiện nào thì nhỏ lắc đơn rất có thể dao đụng điều hòa?
A. Lý thuyết
I. Rứa nào là con lắc đơn?
1. Khái niệm:
Con lắc đơn là 1 trong những hệ bao gồm một vật nhỏ khối lượng m, treo sinh sống đầu một sợi dây ko dãn, khối lượng không đáng kể, chiều nhiều năm l.
Bạn đang xem: Con lắc đơn lớp 12
2. Vị trí cân bằng:
Là vị trí nhưng dây treo của nhỏ lắc có phương trực tiếp đứng, trong mẫu vẽ trên là vị trí O.
II. Khảo sát điều tra dao đụng vủa nhỏ lắc solo về mặt hễ lực học
1. Chọn hệ quy chiếu:
Chọn chiều dương từ bỏ trái qua phải.
Gốc tọa độ cong tại vị trí cân đối O.
Gốc thời gian là thời điểm con lắc bước đầu dao động.
Tại thời khắc t, địa chỉ của bé lắc được xác minh bởi li độ góc $alpha = widehatOQD$ (hoặc li độ cung s = cung OD = l.$alpha$) (s với $alpha$ có giá trị dương).
2. Các lực tính năng vào con lắc:
Trọng lực $overrightarrowP$ cùng lực căng dây $overrightarrowT$.
Phân tích trọng tải $overrightarrowP$ thành 2 thành phần:
$overrightarrowP_n$: thành phần theo phương vuông góc cùng với quỹ đạo.$overrightarrowP_t$: yếu tắc theo phương tiếp tuyến đường với quỹ đạo.Lực căng dây $overrightarrowT$ cùng thành phần $overrightarrowP_n$ vuông góc cùng với quỹ đạo cần không làm đổi khác vận tốc của vật.
Lực kéo về: $overrightarrowP_t = - m.g.sin alpha$ (*)
Từ (*) ta thấy, dao động của con lắc đơn nhìn chung không hẳn là xê dịch điều hòa.
Khi góc$alpha $ khôn cùng nhỏ, sức kéo về tỉ trọng thuận với li độ, cơ hội này, bé lắc đơn dao động điều hòa theo phương trình:
$s = s_0. cos (omega t + varphi )$
với chu kì:$T = 2pi .sqrtfraclg$, biên độ dao động: $s_0 = l.alpha _0$
III. Khảo sát điều tra dao rượu cồn của nhỏ lắc solo về phương diện năng lượng
1. Động năng của bé lắc đơn:
Là hễ năng của trang bị (coi là chất điểm)
$W_đ = frac12.m.v^2$
2. Gắng năng của con lắc đơn:
Là cầm năng trọng ngôi trường của vật.
Xem thêm: Khám Phá Vẻ Đẹp Sông Hương Huế Về Đêm, Vẻ Đẹp Tuyệt Vời Của Sông Hương Về Đêm
Chọn mốc cụ năng là vị trí cân bằng, thay năng của nhỏ lắc đơn ở phần li độ góc $alpha$ được xem theo bí quyết sau:
$W_t = m.g.l.(1 - cos alpha )$
3. Cơ năng của nhỏ lắc đơn:
Cơ năng của bé lắc đối kháng là tổng cồn năng và thay năng của nó. Nếu bỏ qua mất mọi ma sát, cơ năng của trang bị được bảo toàn.
$W = frac12.m.v^2 + m.g.l.(1 - cos alpha )$ = const
IV. Ứng dụng: xác minh gia tốc rơi trường đoản cú do
Trong thực tế, những nhà khoa học vận dụng con lắc đơn vào việc xác minh gia tốc trọng ngôi trường của một vị trí nào đó. Khi những yếu tố của nhỏ lắc như chiều dài l (m) của nhỏ lắc, chu kì xấp xỉ T (s) của nhỏ lắc bằng những phép đo thực nghiệm; ta rất có thể xác định vận tốc rơi tự do theo công thức: