Mô tả:
Biên độ dao động tổng hợp: A =yjÃ*+Aị
V
C hú ý: |A, - A2| < ạ < A, +A2
_________ i_
B. PH Ư Ơ N G PH Á P GIÃI NHANH C Á C DẠNG BÀI TẬP
DẠNG 1: TÌM CÁC ĐỌI LƯỢNG ĐỘC TRƯNG TRONG DRO D Ộ N G D iếu HÒR
1. Phư ơng pháp giài
1.1. C hu kì, tầ n số v à tầ n số g ó c v
w
Từ các công thức tính chu kì, tần số và tần sô' góc để sựỷứa các đại
/>Ãy> tìm:
tì m *
lượngrr cần
- Chu kì: T = 2ti
0)
'I
-T ần số: f = I = ®
T 2tĩ
a. Con lắc lò xo:
. .;
.
r - ể
'
+ Tần số góc: Biên độ dao động tổng hợp: A= yỊÃ2+Aị
C hú ý: |A, - A2| < ạ < A, +A2
V
_________ i_
B. PH Ư Ơ N G PH Á P GIÃI NHANH C Á C DẠNG BÀI TẬP
DẠNG 1: TÌM CÁC ĐỌI LƯỢNG ĐỘC TRƯNG TRONG DRO D Ộ N G D iếu HÒn
1. Phư ơng pháp giài
1.1. C hu kì, tầ n số v à tầ n số g ó c '
w
Từ các công thức tính chu kì, tần số và tần sô' góc để suỹ ra các đại
/>Ãy> tìm:
tì m *
lượngrr cần
- Chu kì: T = 2ti
0)
#
'I
-T ần số: f = I = ®
T 2tĩ
a. Con lắc lò xo:
• •"
.
. ;
/
.
_»
•
V» •
V .*
:
:
r ^ /ề
+ Tần số góc: f
b. Conlắc đơn:
V
v ỷyTầnsốgóc: co= ^ ■+ Chu ld: T = 2tc
+ Tần số’: f = — Ậ
CTiu ý; Ệ hi đề bài cho n2 = 10, nếu không ta lấy n2 = 9,87.
- Vận tốc và lực căng dây
+ Vận tốc: |v| = >y2g£(cosa-cosa0)
ề
= yj2gẻ(\ - cosa0) khi vật qua vị trí cân bằng
Vnũn = 0 khi vật ở hai biên
+ Lực căng dây: T = 3mgcosa~2mgcosa0
• Tmax = 3mg - 2mg cosa0 khi vật qua vị trí cân bằng
&
Tmin = m gcosa0 khi vật ô hái biêh
Chú ỷ: các công thức vận tốíc và lực căng dầy trên đúng cho cả trường hợp
10
1.11. Một vật dao động điều hòa theo phương ngang với biên độ V2 cm
và V& chu kì 0,2 s. Tính độ lớn của gia tốc của vật khi nó có vận tổc
10VĨÕ cm/s.
/ .
A. 15 m/s2
B. 20 m/s2
c. 1 m/s2
D. 10 m/s2
1.12. Một con lắc lò xo dao động điều hòa theo phương nằm ngang cố khối
lượng m = 100g, độ cứng k = lON/m. Kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng
một đoạn 2cm rồi truyền cho vật một vận tốc 20cm/s theo phương dao
động. Biên độ dao động của vật là:
A. 2\/2cm
B. 2cm
c. 4cm
D. y¡2cm
1.13. Một con lắc đơn gồm một quả cầu nhỏ khối lượng m = 100 g, treo
vào đầu sợi dây dài l = 50 cm, ở một nơi có gia tốc trọng trường g = 10
m/s2. Bỏ qua mọi ma sát. Con lắc dao động điều hòa với biên độ góc
a 0 = 10° = 0,1745 rad. Chọn gốc th ế năng tại'vị trí cân bằng. Vận tốc
và sức căng của sợi dây tại vị trí cân bằng.là : /
A. 0,39 m/s; 1,03 N
B. 0,39 m/s; 1 N
c. 3,9 m/s; 1,03 N
• ọ ộ # m/s; 1 N
1.14. Một vật dao động điều hòa với biêp độ bàng 0,05m. Khi li độ của vật
bằng 4,33cm (« 2,5>/3cm ) thì tốc độ^eòa vật bằng Sl,4cm/s(« 10rccm/s).
Gia tốc cực đại của vật bằng:
; Sỉ
A. 78,9cm/s2
B. 7,89cĩn/s^
c. 31,6cm/s2 D. 3,16cm/s2
1.15. Một con lắc lò xo treo thẳng đứng dao động điều hòa có khối lượng
m = 100g, độ cứng của lo'xo k = 100N/m. Tốc độ cực đại của vật bằng
20;t(cm/s). Biên độ dao động của vật là (lấy Tí2 = 10)
A. 2cm
B. 4cm
c. lcm
D. 5cm
1.16. (ĐH2012) Một vật nhỏ có khôi lượng 500 g dao động điều hòa dưới
tác dụng của một lực kéo về có biểu thức F = -0,8cos 4t (N). Dao động
của vật có biện độ là
A. 6 cm. A V
B. 12 cm.
c. 10 cm.
D. 8 cm.
*
4 . H ướng dân giải các bài tập áp dụng
1.1. C họn D
Ta có: VV= -Aco.sin(co.t + ọ)
(Ị>)=> VV2 = A2G)2.sin2(co.t + (p)
2
a = -A.ü)2.cos(ü>.t + ọ) => —- = A2.co2cos2(co.t + CỊ>)
T a c ó : Va + ^ 2"= A 8.Cü2£sm 2((û.t + (p) + cos2(co.t+ /3cm ) thì tốc độ^eòa vật bằng Sl,4cm/s(» 10rccm/s).
Gia tốc cực đại của vật bằng:
A. 78,9 cm/s2
B. 7 ,8 9 c m /a C ' c. 31,6 cm /s2
D. 3,16 cm/s2
1.15. Một con lắc lò xo treo thẳng đứng dao động điều hòa có khối lượng
m = 100g, độ cứng của lò xo k = 100N/m. Tốc độ cực đại của vật bằng
20rc(cm/s). Biên độ dao động của vật là (lấy Tí2 =10)
A. 2cm
B. 4cm
c. lcm
D. 5cm
1.16. (ĐH2012) Một vật nhỏ có khôi lượng 500 g dao động điều hòa dưới
tác dụng của một lực kéo về có biểu thức F = -0,8cos 4t (N). Dao động
của vật có biện độ là
A. 6 cm. A V
B. 12 cm.
c. 10 cm.
D. 8 cm.
4 . H ướng dân giải các bài tập áp dụng
1.1. C h ọ n D
Ta ccó:
ó: V =
= -Aco.sin(co.t +
+ (Ị>)
ọ) =>
=> V2 == A2
A2o2.sin2(o.t
0)2.sin2(o.t ++ (p)
2
a = -A.C02.cos((0.t + (p) => —■= A2.co2cos2(co.t + cp)
T a c ó : Va + —J = A 2.ù)2Ị^sin2(co.t + (p) +cos2(co.t + (p)J = A 2.CD2
Chọn D
Tại thời điểm t li độ của vật là xt = 5cm thì khi tại thòi điểm: t + — sẽ
4
n
lệch pha một góc
nên li độ của vật lúc này là: x ị = A2 - x f = A2- 5'
2
14
Ma ta luon co: A2 = x \ +
(0 = lOrad/s
= A2 - 52 +
Ta co: k = mco2 => m = — = 12®= lkg.
io 2 102
1.3. C hon
B
*
Khi qua vi tri can b&ng vmax = Aco => co =
Mat khac: a = -co2x => x = — -2 =
CO
=
A
40\[s
£
20
A
4 '
c r
.2
10
co2
102
A2 = - 5 - A4 + - ^
<=>A 2 = 25 => A = 5(cm).
•
Ma: A2 = x2 +
100
co2
on
20 V
v'Ay
1.4. C hon B
Chu ki con lac chieu dai l\
T = 2 ,|l = S S r
g „60-'
Chu ki con lac chieu dai l + 44:
T, = 2 ji f--+ ^
=—
V\7 8
50
x
Suy ra:
2" I-
—
V g
50
,
25^ j )
V
\ g . 60 „
=
7 J F 7 4 4 ~ A t ° l +44 36
*ST
<=> 36/ = 25/ +1100 => 11/ = 1100 => l = 100cm
1.5. C hon A
Ltfc cang day:
T = ,3mg cos a - 2mg cos a 0
Tai vi tri can blng: Tmax = 3mg - 2mgcosa0
Tai vi tri bien:
,
= mg cos cc0
Ta co:
o3mg-2mgcoscc0 =l,02mgcosa0
=> c o s a ft = ----- 4 ?= > an =
0 3,02 V, 0
1.6. C hon C # v
r
r
t
•
'
^
a
/ t
6,6
v
Khi t =* 0,25 s thi x = 6cos(4rc.0,25 + —) = 6cos— = -3 \I% (cm);
/^\V
6
6
v - -6.47isin(47it +,—) = -6.47isin— = 37,8 (cm/s);
6
6
a = - o 2x = -(4rt)2.3 V3 = -820,5 (cm/s2).
1.7. Chon B
A.
V
15
Ma ta luon co: A2 = x] +
= A2 - 52 +
«2
=> (0 = lOrad/s
Ta co: k = mco2 => m = — = — = lkg.
102
a2
1.3. C hon
B
*
Khi qua vi tri can bang vmax = Aco => co =
4oS
Mat khac: a = -co2x => x = -
co
o A2 =
100
£ .2
10
CO
CO
Ma: A2 = x2 +
=—
A
A
A4 +
102
4
c r
o A2 = 25 => A = 5(cm).
20
.A ,
1.4. C hon B
T = 2 ,|A = S
Chu ki con lac chieu dai l.
Sr
g „60-'
Chu ki con lac chieu dai l + 44:
2" I-
\g
Suy ra:
—
. 60 „
,
7 J F 7 4 4 ~ A t ° l +44
V g
50
T, = 2 ji f--+ ^
V 8
=
25^ j )
=—
50
V
36
*ST
<=> 36/ = 25/ +1100 => 11/ = 1100 => l = 100cm
1.5. C hon A
Ltfc cang day:
T = ,3mg cos a - 2mg cos a 0
Tai vi tri can b&ng: Tmax = 3mg - 2mgcosa0
Tai vi tri bien:
,
= mg cos cc0
Ta co:
¿ i L
=1.02L
o3mg-2mgcoscc0 =l,02mgcosa0
a __ ^
=> cosaft = ---3 4>=>an
= 6,6
0 3,02 v.
1.6. C hon C # v
r
r
t
•
'
^
»
. «
«
Khi t =* 0,25 s thi x = 6cos(4rc.0,25 + —) = 6cos— = -3 \/3 (cm);
/^\V
6
6
v - -6.47isin(47it +.—) = -6.47isin— = 37,8 (cm/s);
6
6
a = -co2x = -(47i)2.3 V3 = -820,5 (cm/s2).
1.7. C h o n B
A.
V
15
2.3. Chọn B
Ta có: (ì) =— = 1Ott rad/s; A = —= 20 cm; coscp = í ì = 0 = c o s (± 7 7 );
r
2
- _
n
v i v < 0 = > © = —.
"
2 < v
c r
2
Vậy:
X
= 20cos(10nt + —) (cm).
2
O
2.4. C hon D
Ta
CÓ:
CO= 2îîf =
rad/s; m = — = 0,625 kg; A =
I fffiiL
= 10 cm;
=C
m=
xfì
.
„ A
/T
coscp = — = cos(±—); vi V > 0 nên Ọ = ---- .
A
4
4
A
„4^
'
Vây: X = 10cos(47Tt - ~)(cm).
4
2.5. C hon c
Ta có: CO= ỊẴ = 2,5n rad/s; a 0 = 9° =1^157 rad; cos(p = — Z=z^i= - 1
V/
(¿ P
«0 «0
= cosn —> (p = 71rad
Vậy: a = 0,157cos(2,5rc + n) (rad).
2.6. Chon D
Ta có: Cû =
J v „
Ẵ = 7 rad/s; S0 = JL =2 cm; coscp = —
y Æ
.
v ìv > 0 n ê n Ọ = - “-/•■ Vây: s = 2cos(7t-—) (cm).
2
2.7. C họn A
V
2
=
y
l
t
,=
s2
+
A
- = ~a Vv +• v 2j - « y4
Ta có S °
~
'
,„2
Ú)
co'
Cù
(û
\
ag
“; w
v
,
'
ù)2
IZ> CO- '—Ị= ẽ = r - 5 rad/s;
s 0 = — = 8 cm; coscp = — = 0 = cos(± —); vì
CO
SQ
2
V
> 0 nên (p = - —.
2
V ây: 8 = 8cos(5t - —) (cm).
2.8. C họn B
Ta
CÓ: CO =
27Ĩ
——= 10 r a d / s ; coscto = 0,98 = cosll,48°
cto =11,48° = 0,2 r a d ;
22
Gia tốc cực đại của vật: a max = 0)2A = 3,6 m/s2.
C âu 3: Một ch ất điểm dao động theo phương trình:
4
X
= 2,5cosl0t (craị^ ;
Vào thời điểm nào thì pha dao đông đat giá tri —? Lúc ấy li đô, vân
3
aV
tốc, gia tốc của vật bằng bao nhiêu?
H ướng d ẫ n giải:
Ta có: ìo t = — * t = ì ( s )
3ỏ
30
Khi đó li độ, vận tốc và gia tốc của vật là:
Li đô:
71
= Acos— = 1,25 (cm)
X
Vận tốc:
V
n
= - c o A s i n — = -21.65 (cm/s)
A
Gia tốc: a = -co2x = -125 cm/s2
V
Câu 4: Một vật dao động điều hòa với phượng trình:
= 4cos(10jĩt - - ) (cm).
3
Xác định thời điểm gần nhất vận tốc của vật bằng 20nyß cm/s và
đang tăng kể từ lúc t = 0.
H ướng d ẫ n giải:
Vặn tốc của vật lúc này là:
V
X
= x’ = -40nsin(107it - ịÍ ) = 407icos(107ct + —) = 2071V3
3
6
Suy ra: cos(107it + —) = —1 = cos(±—)
6
2
6
Vì V đang tăng-nen: lOttt + - = - — + 2kĩt
6
6
=> t = - -Ịk•+' 0,2k. Với k G z
30 >
Nghiệm dương nhỏ nhất trong họ nghiệm này là t = -1 s.
3. C ác bài tập vận dụng
1.1. <ĐH2009) Một vật dao động điều hoà có phương trình X = Acos(cot + (p).
Gọi V và a lần lượt là vận tóc và gia tốc của vật. Hệ thức đúng là:
A. — + — =A2 B. — +— =A2 c. — +— =A2
----------------- 4
từ'---------------M
---- ----------------- aĩ.
D. —
tù---------------- <
oỉ
=A2
-----------
1.2. (ĐH2012) Một con lắc lò xo gồm lò xo nhẹ có độ cứng 100 N/m và vật
nVin
Irhni lượng
lifrlncr m.
m Con 1lắc
ắr Han
tPO nVnYrtnơ
cxTìơ xrrh
nhỏ khối
dao rìrvnơ
động rtĩpn
điều \\r\A
hòa t.V
theo
phương r\a
ngang
với
chu kì T. Biết ở thời điểm t vật có li độ 5cm, ơ thời điểm t +ĩ- vật có
4
tốc độ 50cm/s. Giá trị của m bằng
A. 0,5 kg
B. 1,2 kg
c . 0,8 kg
D. 1,0 kg
coscp = — = — = 1 = cosO => cp = 0. Vậy: a = 0,2cosl0t (rad).
2.9. C họn D
Viết phương trình dao động dưới dạng X = A cos( ± A
±A
a
±
:ỳ-~
í3
J3.
X2>
Atp
7l/6
*/3
7l/2
n/3
Thời gian (At)
T/12 :
T/6
T/4
T/6
tí/6
T/12
2 - ° ±A
n/4
„
A -J Ĩ
^
0 f > ± ——— ; ì — —
±A
2
2
A f>-A /2;-A f>A /2
2ti/3
T/8
T/3
vế*
23
1.3. (ĐH2011) Một chất điểm dao dộng điều hòa trên trục Ox. Kh. chất
điểm đi qua vị trí cân bằng thì tốc độ của nó là 20 cm/s. Khi chất
điểm có tốc độ là 10 cm/s thì gia tốc của nó có độ lớn là 40V3c.n/s2 .
Biên độ dao động của chất điểm là
phần, thay đổi chiều dài con lắc một đoạn 44cm thì cũng trộ
khoảng thòi gian At ấy, nó thực hiện 50 dao động toàn phần. Chiầu
dài ban đầu của con lắc là:
Ạỉ °
A. 144 cm
B. 100 cm
c. 60 cm
D. 8Ö crn
1.5. (ĐH2011) Một con lắc đơn đang dao động điều hòa với biên dọ
góca0 tại nơi có gia tốc trọng trường là g. Biết lực căng dây lớn nhế't
bằng 1,02 lần lực càng dây nhô nhất. Giá trị c ủ a a 0 là.
A. 6,6°'
B. 3,3°
c. 9,6°
/
D. 5;6°
X \ '
/
1.6. Phương trình dao đông của môt vât là: X = 6cos(4íit + •—) (cm). với X tính
6
bằng cm, t tính bằng s. Xác định li độ, vậíi tốc và gia tốc của vặt khi
t = 0,25s.
A. -3yÍ3 cm; -37,8 cm/s; 20,5cm/s2 B. 3%/3 cm; 37,8 cm/s; 20,5cm/s2
Ậ '
■
'
c. -3v3 cm; 37,8 cm/s; -20,5cm/s2,JSjD. 3\/3 cm; 37,8 cm/s; -820.5cm/s*
1.7. Một vật dao động điều hoà trên quỹ đạo dài 40 cm. Khi ở vị trí có li
độ X = 10 cm, vật có vận tốc 2O71V3 cm/s. Vận tốc và gia tốc cực đại
* vật
A. IN
của
là
A. 40 cm/s; 800 cm/s2
B. 40ttcm/s; 800 cm/s2
c. 4071 m/s; 800 m/s2
D. 40 cm/s; .80 cm/s2
1.8. Một chấ't điểm dạo đong điều hoà với chu kì 0,314 s và biên độ 8 cm.
Vận tốc của châVđiểm khi nó đi qua vị trí cân bằng và khi nó đi qua
vị trì có li độ 5 cm,la
A. ±160 c m /s V Ì2 5 cm/s
B. 160 cm/s ; ± 125 cm/s
c. ±160 cm/s ; 125 cm/s
D. 160 cm/s ; 125 cm/s
1.9. Một vật'dáo động điều hòa có vận tốc cực đại bằng 0,5m/s và gia tốc
cực đại bang 7,85m/s2. Tần số dao động của vật là:
A. 1.8 Hz
B. 3,14 Hz
c 5,0 Hz
D. 2,5 Hz
1.10. Một vật nhỏ có khối lượng m = 50 g, dao động điều hòa VỚI phương
trình:
= 20cos(107ĩt + — ) (cm). Xác đinh đô lớn lưc kéo về tai thời
_
2
V ' -điểm t = 0,75T.
A
AXT
D. -20N
A.
10N
B. -10N
c. 20N
X
13
i
--------------------------------- ----------------- —
7 .
Smin =n2A +2A(\-cos—^-) = n2A+2A(\-cos— --)
r ,
:
1^ 0
^
+ Tốc độ trung bình lớn nhất và nhỏ nhất của trong khoảng thòi gián.
At:
\
Vi—
= _I2SL
.
nmữX
A s
và
xrX
At
..
V,
.
ibnìm
Smư,
G
vr r óA ii sQ ^ ;• S»»
tín h n h ư trên.
A(
- Nếu bài toán nói thòi gian nhỏ nhất đi được quãng đưòng s thì ta vẫn
dùng các công thức trên để làm với s = Smax; Nếu bài toán nói thòi
gian lốn nhất đi được quãng đường s thì ta vẫn dùựg các công thức
trôn để làm với
s=
nếu muốn tìm n thì dùng — = n p(n+0 p)
■
'
1.4. Bài to á n xác đ ịn h li độ, v ậ n tốc dao đ ộ n g sa u (trước) th ờ i
điểm t m ộ t k h o ả n g At
Xác định góc quét A 0 hay = 0)
+ Xác định M dựa vào X (hoặc V, a, w t, w đ, F)
+ Áp dụng công thức t = — (với ẹ =M0O M )
%
Cú
Chú ỷ: Đề ra thường cho giá trị n nhỏ, còn nếu n lớn thì tìm quy luật
để suy ra nghiệm thứ N.
Các loại thường gặp và công thức tính nhanh
Q u ấ ^ không kể đến chiều
¿ Ja c h a n : t = t t l l T+Iz
i* fsợ (tz: thời g ian để v ậ t đi q u a vị trí
:5•p
X
lầ n th ứ 2 kể từ th ò i điểm b a n đầu)
+ N l ẻ : t I ỉL = Ì T +tị
(tj: thời gian để vật đi qua vị trí X lần thứ 1 kể từ thời điểm ban đầu)
Qua X kể đến chiều (+ hoặc -)
t = (N - 1)T + tj (t, thòi gian đổ vật đi qua vị trí X theo chiều đầu
bài quy định lần thứ 1 kể từ thòi điểm ban đầu)
26
V
L = 40
Ta có: A = —= — = 20 (cm); CO= Ự 2- ' 82-= 271 rad/s; vmax = coA = 2tcA
2 '2
= 4071 cm/s; amax = COA = 800 cm/s .
1.8. Chon A
Ta CÓ: 0) = — = 2,3,14 = 20 (rad/s).
T
0,314
Khi X = 0 thì V = ± coA = ±160 cm/s.
Khi X = 5 cm thì V = X CO-Ja 2- X 2 = ± 125 cm/s.
1.9. C họn D
Ta biết: VM,
roax = Ad) và a__=
mux Aco2
= 0) = 2*f => f =
nên:
^max
1.10. C họn B
Khi t = 0,75T =
VmM.2n
« 2,5Hz
l ĩ ĩ l = 0,15 s thì X = 20cos(10 71.0,15+ - )
2
= 20.COS271 = 20 ein;
F = -kx = -m orx = -10 N
Jpx
____________ 1.11. C hon D____________________ _____________________________
2
M
Ta CÓ: CO= - ^ = 1071 rad/s;
A2 = X2 +
T
-X J
I
ỳ
2
= — +—
ứ?2
=> I a I = ylat^A2-co2v2 =4P m/s2.
r
2
ứ>2