T

Một vật dao động điều hoà dọc theo trục Ox với phương trình...

Câu hỏi: Một vật dao động điều hoà dọc theo trục Ox với phương trình $x=4\cos \left( 4\pi t+\dfrac{\pi }{6} \right)$ cm . Kể từ thời điểm véctơ gia tốc đổi chiều lần đầu tiên, trong thời gian 5,1 s sau đó vật đi qua vị trí mà lực kéo về có độ lớn bằng một nửa độ lớn lực kéo về cực đại bao nhiêu lần?
A. 40
B. 41
C. 21
D. 20
Phương pháp:
Sử dụng vòng tròn lượng giác và công thức: Δφ = ωΔt
Lực kéo về tác dụng lên vật: $~{{F}_{kv}}=-kx$
Cách giải:
Chu kì của dao động là: T = $\dfrac{2\pi }{\omega }=\dfrac{2\pi }{4\pi }=0,5\left( s \right)$
Pha ban đầu của vật là: φ = $\dfrac{\pi }{6}\left( rad \right)$
Vec-tơ gia tốc đổi chiều lần đầu tiên khi vật đi qua vị trí cân bằng theo chiều âm.
Trong thời gian t = 5,1 s = 10T + $\dfrac{T}{5}$, vật thực hiện được 10 chu kì và $\dfrac{1}{5}$ chu kì.
Trong $\dfrac{1}{5}$ chu kì, vật quay được góc: Δφ = ωΔt = $\dfrac{2\pi }{T}.\dfrac{T}{5}=\dfrac{2\pi }{5}\left( rad \right)$
Vị trí mà lực kéo về có độ lớn bằng một nửa độ lớn lực kéo về cực đại, ta có:
${{F}_{kv}}=\dfrac{1}{2}{{F}_{kv\max }}\Rightarrow \left| -kx \right|=\dfrac{1}{2}\left| -kA \right|\Rightarrow x=\pm \dfrac{A}{2}$
Theo đề bài ta có vòng tròn lượng giác:
image11.png

Nhận xét: trong 1 chu kì, vật đi qua vị trí x = ± $\dfrac{A}{2}4$ lần.
Từ vòng tròn lượng giác, ta thấy trong khoảng thời gian 5,1 s kể từ thời điểm t, vật đi qua vị trí x = ± $\dfrac{A}{2}$ số lần là: 4.10 + 1 = 41 (lần)$$
Đáp án B.
 

Câu hỏi này có trong đề thi

Quảng cáo

Back
Top