Một chất điểm có khối lượng 100 g dao động điều hoà trên quỹ đạo là đoạn thẳng MN (dài hơn 8 cm)...

Bài tập 5.8. Một chất điểm có khối lượng 100 g dao động điều hoà trên quỹ đạo là đoạn thẳng MN (dài hơn 8 cm). Tại điểm P cách M một khoảng 4 cm và tại điểm Q cách N một khoảng 2 cm, chất điểm có động năng tương ứng là 32.10$^{-3}$ J và 18.10$^{-3}$ J. Tính tốc độ trung bình khi vật đi từ P đến Q.


Một chất điểm có khối lượng 100 g dao động điều hoà trên quỹ đạo là đoạn thẳng MN (dài hơn 8 cm).

Tốc độ tại điểm P: $v_{P}=\sqrt{\frac{2W_{đP}}{m}}=80$ (cm/s)

Tốc độ tại điểm Q: $v_{Q}=\sqrt{\frac{2W_{đQ}}{m}}=60$ (cm/s)

Vì vP > vQ nên li độ |xP| < |xQ|:

$\left\{\begin{matrix}|x_{P}|=A-4\\ |x_{Q}|=A-2\end{matrix}\right. $

$\left\{\begin{matrix}v_{P}^{2}=\omega^{2}(A^{2}-x_{P}^{2})\\v_{Q}^{2}=\omega^{2}(A^{2}-x_{P}^{2})\end{matrix}\right.\Rightarrow \left\{\begin{matrix}v_{P}^{2}=8\omega^{2}(A-2)\\v_{Q}^{2}=4\omega^{2}(A-1)\end{matrix}\right.$

$\Rightarrow \left\{\begin{matrix}80^{2}=8\omega^{2}(A-2)\\60^{2}=4\omega^{2}(A-1)\end{matrix}\right.$

$\Rightarrow A=10 cm$ và $\omega=10 rad/s$

Quãng đường PQ = OP + OQ = (A-4) + (A-2) = 14 (cm)

Thời gian vật đi từ P đến Q là ∆t với: $\Delta t=\frac{\Delta}{\omega}$

$\Delta \varphi=\pi – (\varphi_{1}+\varphi_{2})=\frac{\pi}{2}$

Với cosφ1=$\frac{OP}{A}$; cos φ2=$\frac{OQ}{A}$

$\Rightarrow$ ∆t $=\frac{T}{4}=\frac{\pi}{20}$ (s)

$\Rightarrow$ Tốc độ trung bình khi vật đi từ P đến Q: $\overline{v}=\frac{PQ}{\Delta t}=\frac{14}{\frac{\pi}{20}}\approx 89 cm/s$


Giải những bài tập khác

Bình luận

Giải bài tập những môn khác