Câu hỏi: Một chất điểm dao động điều hòa có pha dao động của li độ quan hệ với thời gian được biễu diễn như hình vẽ. Quãng đường chất điểm đi được từ thời điểm t3 đến thời điểm t4 là 10cm và t2 - t1= 0,5s. Độ lớn gia tốc của chất điểm tại thời điểm t = 2018s gần giá trị nào nhất sau đây?
A. 17cm/s2.
B. 22cm/s2.
C. 20m/s2.
D. 14cm/s2.
A. 17cm/s2.
B. 22cm/s2.
C. 20m/s2.
D. 14cm/s2.
Phương pháp:
Khai thác thông tin từ đồ thị và sử dụng VTLG xác định phương trình li độ: $x=A\cdot \cos (\omega t+\varphi )$
Gia tốc: $a=-{{\omega }^{2}}x$
Cách giải:
Ta có: ${{t}_{2}}-{{t}_{1}}=0,5s\Rightarrow $ trên Ot mỗi khoảng tương ứng với 0,5s
Pha của dao động: $\varphi =\left( \omega t+{{\varphi }_{0}} \right)$
+ Khi $t=0\Rightarrow \varphi =-\dfrac{2\pi }{3}$
$\Rightarrow \omega .0+{{\varphi }_{0}}=-\dfrac{2\pi }{3}\Rightarrow {{\varphi }_{0}}=-\dfrac{2\pi }{3}$
+ Khi $t={{t}_{2}}=1s\Rightarrow \varphi =0\Rightarrow \omega .1+\left( -\dfrac{2\pi }{3} \right)=0$
$\Rightarrow \omega =\dfrac{2\pi }{3}\text{rad}/s\Rightarrow T=3s$ $x=Accos\left( \dfrac{2\pi }{3}\cdot t-\dfrac{2\pi }{3} \right)\text{cm}$
Phương trình dao động:
+ Khi $\left\{ \begin{array}{*{35}{l}}
t={{t}_{3}}\Rightarrow \varphi =\dfrac{2\pi }{3} \\
t={{t}_{4}}\Rightarrow \varphi =\dfrac{4\pi }{3} \\
\end{array}\Rightarrow \right. $Góc quét tương ứng:$ \!\!\Delta\!\!\varphi =\dfrac{2\pi }{3}$
Vì ${{t}_{4}}-{{t}_{3}}=1s<T\Rightarrow $ Vị trí ứng với 3tvà 4tđược biểu diễn trên đường tròn:
Quãng đường chất điểm đi được từ thời điểm t3 đến thời điểm t4 là 10cm
→ Từ VTLG ta tính được: S = A = 10cm
→ Phương trình dao động:
Gia tốc của vật là:
$a=-{{\omega }^{2}}x=-{{\left( \dfrac{2\pi }{3} \right)}^{2}}\cdot 10\cdot \cos \left( \dfrac{2\pi }{3}\cdot t-\dfrac{2\pi }{3} \right)$
$\Rightarrow a=-\dfrac{40{{\pi }^{2}}}{9}\cdot \cos \left( \dfrac{2\pi }{3}\cdot t-\dfrac{2\pi }{3} \right)\left( \text{cm}/{{\text{s}}^{2}} \right)\approx 21,9\text{cm}/{{\text{s}}^{2}}$
$\Rightarrow |a|=21,9\text{cm}/{{\text{s}}^{2}}$
Khai thác thông tin từ đồ thị và sử dụng VTLG xác định phương trình li độ: $x=A\cdot \cos (\omega t+\varphi )$
Gia tốc: $a=-{{\omega }^{2}}x$
Cách giải:
Ta có: ${{t}_{2}}-{{t}_{1}}=0,5s\Rightarrow $ trên Ot mỗi khoảng tương ứng với 0,5s
Pha của dao động: $\varphi =\left( \omega t+{{\varphi }_{0}} \right)$
+ Khi $t=0\Rightarrow \varphi =-\dfrac{2\pi }{3}$
$\Rightarrow \omega .0+{{\varphi }_{0}}=-\dfrac{2\pi }{3}\Rightarrow {{\varphi }_{0}}=-\dfrac{2\pi }{3}$
+ Khi $t={{t}_{2}}=1s\Rightarrow \varphi =0\Rightarrow \omega .1+\left( -\dfrac{2\pi }{3} \right)=0$
$\Rightarrow \omega =\dfrac{2\pi }{3}\text{rad}/s\Rightarrow T=3s$ $x=Accos\left( \dfrac{2\pi }{3}\cdot t-\dfrac{2\pi }{3} \right)\text{cm}$
Phương trình dao động:
+ Khi $\left\{ \begin{array}{*{35}{l}}
t={{t}_{3}}\Rightarrow \varphi =\dfrac{2\pi }{3} \\
t={{t}_{4}}\Rightarrow \varphi =\dfrac{4\pi }{3} \\
\end{array}\Rightarrow \right. $Góc quét tương ứng:$ \!\!\Delta\!\!\varphi =\dfrac{2\pi }{3}$
Vì ${{t}_{4}}-{{t}_{3}}=1s<T\Rightarrow $ Vị trí ứng với 3tvà 4tđược biểu diễn trên đường tròn:
→ Từ VTLG ta tính được: S = A = 10cm
→ Phương trình dao động:
Gia tốc của vật là:
$a=-{{\omega }^{2}}x=-{{\left( \dfrac{2\pi }{3} \right)}^{2}}\cdot 10\cdot \cos \left( \dfrac{2\pi }{3}\cdot t-\dfrac{2\pi }{3} \right)$
$\Rightarrow a=-\dfrac{40{{\pi }^{2}}}{9}\cdot \cos \left( \dfrac{2\pi }{3}\cdot t-\dfrac{2\pi }{3} \right)\left( \text{cm}/{{\text{s}}^{2}} \right)\approx 21,9\text{cm}/{{\text{s}}^{2}}$
$\Rightarrow |a|=21,9\text{cm}/{{\text{s}}^{2}}$
Đáp án B.
