Bài toán
1 vật dao động với $x = 7\cos \left(4 \pi t\right) cm$. Quãng đường vật đi dc từ thời điểm $t_1 = \dfrac{1}{12}s$ đến $t_2 = 1,225s$ là?
Lời giảiĐịnh hướng cách giải: Xác định vị trí và chiều chuyển động của vật dựa vào việc giải các phương trình lượng giác sau:
$\left\{\begin{matrix}x_{1}=A.\cos \left(\omega t_{1}+\varphi \right) & \\ v_{1}=-\omega A.\sin \left(\omega t_{1}+\varphi \right)& \end{matrix}\right.$ và $\left\{\begin{matrix}x_{2}=A.\cos \left(\omega t_{2}+\varphi \right) & \\ v_{2}=-\omega A.\sin \left(\omega t_{2}+\varphi \right)& \end{matrix}\right.$
Phân tích: $\Delta t=t_{2}-t_{1}=nT+\dfrac{T}{2}+\dfrac{T}{4}+t_{0}\left(n\epsilon N;0\leq t_{0}<\dfrac{T}{4}\right)$
- Quãng đường đi được trong thời gian $nT+\dfrac{T}{2}+\dfrac{T}{4}$ là $S_{1}=n.4A+2A+A$
- Ta tính quãng đường vật đi được trong thời gian $t_{0}$ là bằng cách sau:
• Tính li độ $x_{1}$ và dấu của vận tốc $v_{1}$ tại thời điểm:
$$t_{1}+nT+\dfrac{T}{2}+\dfrac{T}{4}$$
• Tính li độ $x_{2}$ và dấu của vận tốc $v_{2}$ tại thời điểm $t_{2}$
• Nếu trong thời gian $t_{0}$ mà vật không đổi chiều chuyển động ($v_{1}$ và $v_{2}$ cùng dấu) thì quãng đường đi được trong thời gian cuối $t_{0}$ là $S_{2}=|x_{2}-x_{1}|$
• Nếu trong thời gian $t_{0}$ mà vật đổi chiều chuyển động ($v_{1}$ và $v_{2}$ trái dấu) thì để tính quãng đường đi được trong thời gian cuối $t_0$ ta phải biểu diễn chúng trên trục tọa độ rồi tính $S_{2}$. Từ đó quãng đường tổng cộng là $S = S_{1} + S_{2}$
CHÚ Ý :
+ Nếu $\Delta t=\dfrac{T}{2}$ thì $S_{2} = 2A$
+ Tính $S_{2}$ bằng cách định vị trí $x_{1},x_{2}$ và chiều chuyển động của vật trên trục Ox
+ Trong một số trường hợp có thể giải bài toán bằng cách sử dụng mối liên hệ giữa dao động điều hoà và chuyển động tròn đều sẽ đơn giản hơn.