Với giải Câu hỏi 1 trang 23 Vật lí lớp 11 Kết nối tri thức chi tiết trong Bài 5: Động năng. Thế năng. Sự chuyển hóa năng lượng trong dao động điều hòa giúp học sinh dễ dàng xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập Vật lí 11. Mời các bạn đón xem:

Giải bài tập Vật lí lớp 11 Bài 5: Động năng. Thế năng. Sự chuyển hóa năng lượng trong dao động điều hòa

Câu hỏi 1 trang 23 Vật Lí 11: Một con lắc lò xo có vật nặng khối lượng 0,4 kg, dao động điều hòa. Đồ thị vận tốc v theo thời gian t như hình 5.7. Tính:

a) Vận tốc cực đại của vật.

b) Động năng cực đại của vật.

c) Thế năng cực đại của con lắc.

d) Độ cứng k của lò xo.

Lời giải:

Từ đồ thị ta có T = 1,2s → $\omega =\frac{2\pi }{T}=\frac{5}{3}$ (rad/s)

a) Vận tốc cực đại của vật vmax = 0,3 cm/s = 0,003m/s=ωA→A=0,0018m

b) Động năng cực đại của vật là Wđmax = $\frac{1}{2}m{\omega }^2{A}^2$ = 4,5.10-6 (J)

c) Theo định luật bảo toàn cơ năng ta có Wtmax = Wđmax = 4,5.10-6 (J)

d) Độ cứng k của lò xo tính theo công thức: T = $2\pi \sqrt{\frac{m}{k}}$ → k≈11N/m

Lý thuyết Cơ năng của con lắc đơn và con lắc lò xo

1. Con lắc lò xo

- Nếu bỏ qua ma sát thì dao động của con lắc lò xo là dao động điều hòa

- Chọn mốc thế năng ở VTCB thì thế năng của con lắc lò xo khi ở li độ x là:

$W_t=\frac{1}{2}k{x}^2$

Với k là độ cứng lò xo

Ta có: $\omega =\sqrt{\frac{k}{m}}$ và chu kì của con lắc lò xo là: $T=2\pi \sqrt{\frac{m}{k}}$

- Cơ năng của con lắc lò xo: $W=W_d+W_t=\frac{1}{2}m{\omega }^2{A}^2$=hằng số

2. Con lắc đơn

- Vị trí của con lắc đơn được xác định bằng li độ dài s hay li độ góc α

- Thế năng của con lắc đơn là thế năng trọng trường. Chọn mốc thế năng ở VTCB thì thế năng của con lắc ở li độ góc α là:

$W_t=mgl\frac{{\alpha }^2}{2}=\frac{1}{2}m\frac{g}{l}{s}^2$

- Ta có: $\omega =\sqrt{\frac{g}{l}}$

- Tương tự với con lắc lò xo ta có: $W=\frac{1}{2}m{\omega }^2{A}^2$=hằng số