Câu hỏi: Hai vật cùng khối lượng gắn vào hai lò xo dao động cùng tần số và ngược pha nhau. Hai dao động có biên độ lần lượt là A1, A2 và A1 = 2A2. Biết rằng khi dao động 1 có động năng 0,56J thì dao động 2 có thế năng 0,08J. Khi dao động 1 có động năng 0,08J thì dao động 2 có thế năng là
A. 0,20J
B. 0,56J
C. 0,22J
D. 0,48J
A. 0,20J
B. 0,56J
C. 0,22J
D. 0,48J
Phương pháp: Công thức tính thế năng, động năng và cơ năng:
Định luật bảo toàn cơ năng: W = Wđ + Wt
Cách giải:
+ Hai vật dao động cùng khối lượng gắn vào hai lò xo dao động cùng tần số và ngược pha nhau $\Rightarrow$ Phương trình của li độ và vận tốc của hai dao động là:
$\left\{ \begin{aligned}
& {{x}_{1}}={{A}_{1}}\cos \left( \omega t+\varphi \right);{{x}_{2}}=-{{A}_{2}}\cos \left( \omega t+\varphi \right) \\
& {{v}_{1}}=\omega {{A}_{1}}\cos \left( \omega t+\varphi +\dfrac{\pi }{2} \right);{{v}_{2}}=-\omega {{A}_{2}}\cos \left( \omega t+\varphi +\dfrac{\pi }{2} \right) \\
& {{A}_{1}}=2{{A}_{2}} \\
\end{aligned} \right.\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& \left| {{x}_{1}} \right|=2\left| {{x}_{2}} \right| \\
& \left| {{v}_{1}} \right|=2\left| {{v}_{2}} \right| \\
\end{aligned} \right.$
Công thức tính động năng và cơ năng : $\left\{ \begin{aligned}
& {{W}_{d}}=\dfrac{m{{v}^{2}}}{2} \\
& {{W}_{t}}=\dfrac{m{{\omega }^{2}}{{x}^{2}}}{2} \\
\end{aligned} \right.\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& {{W}_{d1}}=4{{W}_{d2}} \\
& {{W}_{t1}}=4{{W}_{t2}} \\
\end{aligned} \right.$
+ Theo bài ra ta có: $\left\{ \begin{aligned}
& {{W}_{d1}}=0,56J\Rightarrow {{W}_{d2}}=0,14J \\
& {{W}_{t2}}=0,08J\Rightarrow {{W}_{t1}}=0,32J \\
\end{aligned} \right.\Rightarrow {{W}_{2}}={{W}_{d2}}+{{W}_{t2}}=0,22J$
+ Khi ${{{W}}_{d1}}=0,08J\Rightarrow {{{W}}_{d2}}=0,02J\Rightarrow {{{W}}_{t2}}={W}-{{{W}}_{d2}}=0,22-0,02=0,2J$
Định luật bảo toàn cơ năng: W = Wđ + Wt
Cách giải:
+ Hai vật dao động cùng khối lượng gắn vào hai lò xo dao động cùng tần số và ngược pha nhau $\Rightarrow$ Phương trình của li độ và vận tốc của hai dao động là:
$\left\{ \begin{aligned}
& {{x}_{1}}={{A}_{1}}\cos \left( \omega t+\varphi \right);{{x}_{2}}=-{{A}_{2}}\cos \left( \omega t+\varphi \right) \\
& {{v}_{1}}=\omega {{A}_{1}}\cos \left( \omega t+\varphi +\dfrac{\pi }{2} \right);{{v}_{2}}=-\omega {{A}_{2}}\cos \left( \omega t+\varphi +\dfrac{\pi }{2} \right) \\
& {{A}_{1}}=2{{A}_{2}} \\
\end{aligned} \right.\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& \left| {{x}_{1}} \right|=2\left| {{x}_{2}} \right| \\
& \left| {{v}_{1}} \right|=2\left| {{v}_{2}} \right| \\
\end{aligned} \right.$
Công thức tính động năng và cơ năng : $\left\{ \begin{aligned}
& {{W}_{d}}=\dfrac{m{{v}^{2}}}{2} \\
& {{W}_{t}}=\dfrac{m{{\omega }^{2}}{{x}^{2}}}{2} \\
\end{aligned} \right.\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& {{W}_{d1}}=4{{W}_{d2}} \\
& {{W}_{t1}}=4{{W}_{t2}} \\
\end{aligned} \right.$
+ Theo bài ra ta có: $\left\{ \begin{aligned}
& {{W}_{d1}}=0,56J\Rightarrow {{W}_{d2}}=0,14J \\
& {{W}_{t2}}=0,08J\Rightarrow {{W}_{t1}}=0,32J \\
\end{aligned} \right.\Rightarrow {{W}_{2}}={{W}_{d2}}+{{W}_{t2}}=0,22J$
+ Khi ${{{W}}_{d1}}=0,08J\Rightarrow {{{W}}_{d2}}=0,02J\Rightarrow {{{W}}_{t2}}={W}-{{{W}}_{d2}}=0,22-0,02=0,2J$
Đáp án A.