Bài giảng bài con lắc đơn vật lý 12 (4)

Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt động lực học.. Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt năng lượng IV.. Ứng dụng: xác định gia tốc rơi tự do I.. Thế nào là con lắc đơn ?..

NỘI DUNG BÀI HỌC

II Khảo sát dao động của con lắc đơn

về mặt động lực học

III Khảo sát dao động của con lắc đơn về

mặt năng lượng

IV Ứng dụng: xác định gia tốc rơi tự do

I Thế nào là con lắc đơn ?

I Thế nào là con lắc đơn ?

1. Con lắc đơn là một hệ gồm một vật nhỏ, khối lượng

m, treo ở đầu một sợi dây khơng dãn, khối lượng không đáng kể, chiều dài l

 Các em hãy quan sát hình sau

2 Vị trí cân bằng của con lắc :

 VTCB của con lắc là vị trí mà dây treo có

phương thẳng đứng, vật nặng ở vị trí O

thấp nhất

Em hiểu như thế nào về vị trí cân bằng của con lắc đơn ?

?

? Dao động của con lắc

đơn có phải là dao động điều hoà không ?

II Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt động

lưc học :

Chọn :

 Gốc toạ độ: O là vị trí cân bằng

 Chiều dương: như hình vẽ

 Gốc thời gian (t = 0): lúc vật bắt

đầu dao động

Xét dao động của một con lắc đơn có chiều dài l,

vật nhỏ khối lượng m, treo tại một nơi có gia tốc

trọng trường g C



l

s 

O

M

0





0





l

- Tại thời điểm t vật ở vị trí M, xác định bởi li

độ gĩc 

- Chiếu phương trình (1) lên

phương tiếp tuyến quỹ đạo :

Con lắc chịu tác dụng của những

lực nào?

- Các lực tác dụng lên vật :

●Trọng lực :

● Lực căng của dây :

- Theo định luật II Niutơn

P

T

(1)

P  Pn

t

P

C



l

s 

O

M

0





0







a m P





ma PSin 

''

ms l

s

mg 



Trong trường hợp  rất nhỏ (

<100) l

s sin    

O

s l

g

s ''  

Hay

Đặt 2 g

l

Phương trình vi phân (2) có nghiệm là :

s = socos(t+)

(2)

Vậy với các dao động nhỏ dao động của con lắc đơn là một dao động điều hòa

Ta có :

(1)

a m P





n

P

t

P

C



l

s 

O

M

0





0





l

P 

Chu kì : Tần số :

NHẬN XÉT: Vậy đối với các dao động nhỏ ( <100)

chu kì con lắc đơn chỉ phụ thuộc vào l và g mà không

phụ thuộc vào biên độ A và khối lượng vật nặng m Tại một điểm treo (g không đổi) dao động con lắc đơn là dao động tự do



 2



T =

g

l

 2



 2



f =

l

g

 2 1











III/Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt năng lượng

Viết biểu thức tính động năng, thế năng,

cơ năng con lắc đơn

?

2

2

1

mv

W đ 

1 Động năng :

2 Thế năng :

) cos 1

(  

 mgl

Wt

Chọn mốc thế năng tại vị trí cân bằng













2

2

g

T



T

g





IV ỨNG DỤNG : XÁC ĐỊNH GIA TỐC RƠI

TỰ DO

Ta có :

) cos

1

( 2

Nếu bỏ qua mọi masát thì cơ năng của

con lắc(bao gồm động năng và thế năng

của vật) được bảo toàn