Giải SGK Vật lí 11 CTST Bài 3. Năng lượng trong dao động điều hoà có đáp án

Nếu trong quá trình dao động, ta bỏ qua mọi ma sát thì vật nặng sẽ chạm vào tấm gỗ như lúc bắt đầu thả, khi đó coi như chỉ có sự chuyển hoá qua lại giữa động năng và thế năng.

Tuy nhiên về mặt thực tế thì không có trường hợp nào là hoàn toàn lí tưởng, nên sau mỗi chu kì dao động, năng lượng sẽ được chuyển hoá một phần thành năng lượng hao phí (nhiệt năng, năng lượng âm thanh) nên vật nặng không chạm vào tấm gỗ mà càng ngày càng có xu hướng trở về trạng thái cân bằng.

Công thức (3.2): ${W}_{t}=\frac{1}{2}m{ω}^{2}{A}^{2}{\cos }^{2}(ωt+{φ}_{0})$

Đồ thị thế năng – thời gian cũng có dạng hình sin.

Từ đồ thị ta thấy:

Tại thời điểm ban đầu, thế năng cực đại

Tại thời điểm $\frac{T}{4}$, thế năng bằng 0

Tại thời điểm $\frac{T}{2}$, thế năng cực đại

Tại thời điểm $\frac{3T}{4}$, thế năng bằng 0

Tại thời điểm T, thế năng cực đại.

Tần số dao động $f=15\ Hz\Rightarrow ω=2πf=30π(rad/s)$

Thế năng cực đại: ${W}_{t\max }=\frac{1}{2}m{ω}^{2}{A}^{2}=\frac{1}{2}{.3.10}^{5}.{(30π)}^{2}{.0{,}15}^{2}\approx {3.10}^{7}\ J$

Công thức (3.5): ${W}_{d}=\frac{1}{2}m{ω}^{2}{A}^{2}{\sin }^{2}(ωt+{φ}_{0})$

Đồ thị động năng – thời gian cũng có dạng hình sin.

Từ đồ thị ta thấy:

+ Tại thời điểm ban đầu, động năng bằng 0

+ Tại thời điểm $\frac{T}{4}$, động năng cực đại

+ Tại thời điểm $\frac{T}{2}$, động năng bằng 0

+ Tại thời điểm $\frac{3T}{4}$, động năng cực đại

+ Tại thời điểm T, động năng bằng 0.