Câu hỏi:
107 lượt xemMột chất điểm dao động điều hòa theo hàm cosin có gia tốc biểu diễn như hình vẽ sau. Phương trình dao động của vật là
Lời giải
Hướng dẫn giải:
Đáp án đúng là A
Gọi phương trình dao động của vật có dạng: \(x = Ac{\rm{os}}(\omega t + \varphi )\)
Khi đó phương trình vận tốc và gia tốc có biểu thức lần lượt là:
\(v = - A\omega \sin (\omega t + \varphi )\)
\(a = - A{\omega ^2}c{\rm{os}}(\omega t + \varphi )\)
Từ đồ thị, ta có:
+ Theo trục hoành ta có thời gian để có một hình sin là 2(s) \( \Rightarrow \) Chu kì của dao động:
\(T = 2s \Rightarrow \omega = \frac{{2\pi }}{T} = \frac{{2\pi }}{2}\pi {\rm{ (rad/s)}}\)
+ Theo trục tung ta có gia tốc đạt giá trị lớn nhất là \(2{\rm{ m/}}{{\rm{s}}^2}\):
\({a_{ma{\rm{x}}}} = A{\omega ^2} \Rightarrow A = \frac{{{a_{ma{\rm{x}}}}}}{{{\omega ^2}}} = \frac{{200}}{{{\pi ^2}}} = 20cm\)
+ Khi t = 0 thì a = 0 và gia tốc đang tăng \( \Rightarrow \)li độ x = 0 và đang đi theo chiều âm (vì x và a ngược pha) \( \Rightarrow \) Pha ban đầu của x là: \(\varphi = \frac{\pi }{2}\)(rad)
Vậy phương trình dao động của vật là: \(x = 20c{\rm{os}}(\pi t + \frac{\pi }{2}){\rm{ (cm)}}\)
