Khóa học PEN–C (Nhóm N3) mơn Vật lí – HOCMAI.VN – Thầy ĐẶNG VIỆT HÙNG Facebook: LyHung95 Tài liệu giảng (Khóa PEN-C N3) 16 CON LẮC ĐƠN CHỊU TÁC DỤNG CỦA NGOẠI LỰC KHÁC Thầy Đặng Việt Hùng – Hocmai.vn HỆ THỐNG BÀI GIẢNG LỜI GIẢI BÀI TẬP có website: www.Hocmai.vn I CON LẮC ĐƠN CHỊU TÁC DỤNG CỦA LỰC QUÁN TÍNH  Khi đặt lắc vào vật chuyển động với gia tốc a chịu tác dụng Trọng lực P lực quán tính         Fqt  ma , hợp hai lực ký hiệu P  P  Fqt  g  g  a , (1) a) Trường hợp 1: Vật chuyển động thẳng đứng lên   Lúc này, ta biết Fqt có phuơng thẳng đứng, chiều Fqt ta phải xác định đuợc tính chất chuyển động nhanh dần hay chậm dần     Nếu vật chuyển động nhanh dần lên trên, a    g  g  a  T  2π  2π g ga     Nếu vật chuyển động chậm dần lên trên, a    g  g  a  T  2π  2π g ga b) Trường hợp 2: Vật chuyển động thẳng đứng xuống     Nếu vật chuyển động nhanh dần xuống dưới, a    g  g  a   T  2π  2π g ga     Nếu vật chuyển động chậm dần lên trên, a    g  g  a   T  2π  2π  g ga c) Trường hợp 3: Vật chuyển động theo phương ngang    Khi a  g   g2  g  a  g  g  a   T  2π g  a2 Vị trí cân lắc hợp với phương thẳng đứng góc α xác định tan α  a   a  g.tan α g Khi ta có T'  T cosα Ví dụ Một lắc đơn đuợc treo vào trần thang máy nơi có gia tốc g = 9,86 (m/s 2) Khi thang máy đứng yên lắc dao động với chu kỳ T = (s) Tìm chu kỳ dao động lắc a) thang máy lên nhanh dần với gia tốc a = 1,14 (m/s2) b) thang máy lên c) thang máy lên chậm dần với gia tốc a = 0,86 (m/s 2) Lời giải:  a) Khi thang máy lên nhanh dần a  nên g’ = g + a = 9,86 + 1,14 = 11 (m/s2)  T g 11 Chu kỳ dao động lắc đơn T '  2π      T  1,887 (s) g T g 9,8 b) Khi thang máy lên a = T’ = T = (s)  c) Khi thang máy lên chậm dần a  nên g = g – a = 9,86 – 0,86 = (m/s2)  T g Chu kỳ dao động lắc đơn T '  2π      T  2,09 (s) g T g 9,86 Ví dụ Con lắc đơn gồm dây mảnh dài ℓ = (m), có gắn cầu nhỏ khối lượng m = 50 (g) treo vào trần toa xe chuyển động nhanh dần đường nằm ngang với gia tốc a = (m/s 2) Lấy g = 10 (m/s2) a) Xác định vị trí cân lắc b) Tính chu kỳ dao động lắc Lời giải: a) Khi lắc cân hợp với phương thẳng đứng góc α xác định tanα = a/g Tham gia trọn vẹn khóa Luyện thi PEN-C (Nhóm N3) HOCMAI.VN để tự tin chinh phục kì thi THPTQG 2017 ! https://www.facebook.com/groups/hotroonthi01 Khóa học PEN–C (Nhóm N3) mơn Vật lí – HOCMAI.VN – Thầy ĐẶNG VIỆT HÙNG Facebook: LyHung95 Thay a = m/s2, g = 10 m/s2 ta tanα = 0,3  α = 0,29 (rad)   b) Do a  g   g2  g  a  g  g  a  109 Khi đó, chu kỳ dao động lắc đơn đuợc đặt vật T  2π   2π g  1,94 (s) 109 Ví dụ Một lắc đơn đuợc treo vào trần thang máy nơi có gia tốc g = 9,8 (m/s 2) Khi thang máy đứng yên lắc dao động với chu kỳ T = (s) Tìm chu kỳ dao động lắc a) thang máy lên nhanh dần với gia tốc a = 1,2 (m/s2) b) thang máy lên c) thang máy lên chậm dần với gia tốc a = 0,8 (m/s 2) Ví dụ Con lắc đơn gồm dây mảnh dài ℓ = 80 cm, có gắn cầu nhỏ khối lượng m = 50 (g) treo vào trần toa xe chuyển động nhanh dần đường nằm ngang với gia tốc a = (m/s2) Lấy g = 10 (m/s2) a) Xác định vị trí cân lắc b) Tính chu kỳ dao động lắc Ví dụ Một lắc đơn treo trần thang máy Nếu thang máy đứng yên lắc thực dao động điều hoà với chu kỳ T = s Nếu thang máy chuyển động chậm dần lên phía với độ lớn gia tốc a = g/2 (với g gia tốc trọng trường nơi lắc dao động) chu kỳ dao động T’ lắc Ví dụ Một lắc đơn có vật nặng khối lượng 50 (g) Nếu tích điện cho vật q sau đặt điện trường có phương thẳng đứng hướng xuống có cường độ 20 kV chu kì dao động nhỏ T Nếu đặt co lắc thang máy cho thang máy xuống nhanh dần với gia tốc có độ lớn m/s2 chu kì dao động nhỏ T Biết T1 T2 Tính độ lớn điện tích q? Ví dụ Một lắc đơn treo vào trần toa xe Khi toa xe đứng yên chu kì dao động điều hòa lắc s Khi toa xe chuyển động thẳng nhanh dần theo phương nằm ngang chu kỳ dao động điều hòa lắc 1,8 s Lấy g = 10 m/s2, giá trị gia tốc chuyển động toa xe Tham gia trọn vẹn khóa Luyện thi PEN-C (Nhóm N3) HOCMAI.VN để tự tin chinh phục kì thi THPTQG 2017 ! Khóa học PEN–C (Nhóm N3) mơn Vật lí – HOCMAI.VN – Thầy ĐẶNG VIỆT HÙNG Facebook: LyHung95 Ví dụ Một lắc đơn đợc treo trần thang máy Khi thang máy xuống nhanh dần sau chậm dần với gia tốc chu kỳ dao động điều hòa lắc T1 = 2,4 (s) T2 = 1,8 (s) Lấy g = 9,8 m/s2 Chu kỳ dao động lắc lúc thang máy đứng yên gia tốc thang máy II CON LẮC ĐƠN CHỊU TÁC DỤNG CỦA LỰC ĐẨY AC-SI-MÉT Ví dụ 1: Một lắc đơn có chiều dài dây treo l vật nặng có khối lượng m, khối lượng riêng D Đặt lắc chân khơng chu kỳ dao động T Nếu đặt khơng khí có khối lượng riêng D0 chu kỳ dao động D T  lắc T '  T D  D0 D 1 D Chứng minh: Con lắc chịu tác dụng lực phụ lực đẩy Acsimet hướng lên: D V g D g F  D  g' g   g   g   g 1   m = D.V (với V thể tích vật) m DV D D  l l T' g D Ta có: T '  2 T  2 Lập tỉ số T’ T :  T 'T g g' T g' D  D0 Ví dụ 2: Một lắc đơn có chu kỳ T = s đặt chân không Quả lắc làm hợp kim khối lượng riêng D = 8,67 g/cm3 Tính chu kỳ T' lắc đặt lắc không khí; sức cản khơng khí xem khơng đáng kể, lắc chịu tác dụng sức đẩy Archimède, khối lượng riêng khơng khí d = 1,3 g/lít A 2,00024 s B 2,00015 s C 1,99993 s D 1,99985 s Lời giải: Lực đẩy Acsimet : FP   V g (  = D0 khối lượng riêng chất lỏng chất khí ( khơng khí), V thể tích bị vật chiếm chỗ ) , lực đẩy Acsimet ln có phương thẳng đứng , hướng lên => g '  g  D g = g( 1- ) D D Ta có:  V g => g’ = g m D T D T' g 8,67   => T’ = T => =2 = 2,000149959s Hay T= 2,00015s  T' D D  D0 T g' 8,67  1,3.10 3 Ví dụ 3: Một lắc đơn có chu kì T = s đặt chân không Quả lắc làm hợp kim có khối lượng m = 50 g khối lượng riêng D = 0,67 kg/dm3 Khi đặt khơng khí, có khối lượng riêng D0 = 1,3 g/lít Chu kì T' lắc khơng khí A 1,9080 s B 1,9850 s C 2,1050 s D 2,0019 s Lời giải: Tương tự T '  T D 0,67 = 2,001943127s = 2,0019s Đáp án D  D  D0 0,67  1,3.103 Giáo viên : ĐẶNG VIỆT HÙNG Nguồn Đăng kí học Online : HOCMAI.VN : www.Hocmai.vn Tham gia trọn vẹn khóa Luyện thi PEN-C (Nhóm N3) HOCMAI.VN để tự tin chinh phục kì thi THPTQG 2017 ! ... lượng riêng D0 chu kỳ dao động D T  lắc T '  T D  D0 D 1 D Chứng minh: Con lắc chịu tác dụng lực phụ lực đẩy Acsimet hướng lên: D V g D g F  D  g' g   g   g   g 1   m = D.V (với... 1,99993 s D 1,99985 s Lời giải: Lực đẩy Acsimet : FP   V g (  = D0 khối lượng riêng chất lỏng chất khí ( khơng khí), V thể tích bị vật chiếm chỗ ) , lực đẩy Acsimet ln có phương thẳng đứng , hướng... lên chậm dần với gia tốc a = 0,8 (m/s 2) Ví dụ Con lắc đơn gồm dây mảnh dài ℓ = 80 cm, có gắn cầu nhỏ khối lượng m = 50 (g) treo vào trần toa xe