Một vật có khối lượng m = 200 g dao động điều hoà với phương trình li độ \(x = 5\cos \left( {2\pi t - \frac{\pi }{3}} \right)(cm)\)(t được tính bằng giây). Lấy π2=10.
Xét tính đúng/sai của các phát biểu sau:
Lời giải chi tiết
Chúng ta đi xét từng phát biểu:
Phát biểu 1: Biên độ của dao động là 5 cm.
- Phương trình dao động điều hoà có dạng: \(x = A \cos(\omega t + \varphi)\) cm.
- Ở đây, \(x = 5\cos \left( {2\pi t - \frac{\pi }{3}} \right)(\text{cm})\), ta thấy biên độ \(A = 5\) cm.
Phát biểu 1 là đúng.
Phát biểu 2: Pha dao động ban đầu của vật là \(\frac{\pi }{3}\) rad.
- Phương trình dao động có pha ban đầu là \(\varphi_0 = - \frac{\pi}{3}\) rad (do dấu trừ trong phương trình ban đầu).
Phát biểu 2 là sai.
Phát biểu 3: Tần số dao động của vật là \(2 \pi\) rad.
- Trong phương trình biên độ \(A\), \(\omega = 2\pi\) (đơn vị là rad/s) chứ không phải tần số. Tần số góc \(\omega\) không phải là tần số. Như vậy phát biểu này đang nhầm lẫn giữa tần số góc \(\omega\) và tần số f được tính là \( f = \frac{\omega}{2 \pi}\).
Phát biểu 3 là sai.
Phát biểu 4: Động năng cực đại của vật bằng 10 mJ.
- Động năng cực đại của vật là khi động năng đạt giá trị lớn nhất, khi đó bằng cơ năng \(W\).
- Động năng tối đa \(W = \frac{1}{2} m \omega^2 A^2\).
- Thay số: \(m = 0,2 \text{ kg}, \omega = 2\pi \text{ rad/s}, A = 5 \text{ cm} = 0,05 \text{ m}\).
- \(W = \frac{1}{2} \times 0,2 \times (2\pi)^2 \times 0,05^2 = \frac{1}{2} \times 0,2 \times 4\pi^2 \times 0,0025 = 0,01 \text{ J} = 10 \text{ mJ}\).
Phát biểu 4 là đúng.
Chú ý khi giải
- Khi xét tính đúng sai của từng mệnh đề, cần đọc kỹ các tham số trong phương trình dao động điều hòa để tìm ra thông tin chính xác.
- Đặc biệt chú ý phân biệt giữa tần số góc \(\omega\) và tần số \(f\). \(\omega = 2\pi f\).
- Pha ban đầu cần xem xét dấu để xác định chính xác.