Câu 4: Tốc độ trung bình của chất điểm trong khoảng thời gian ngắn nhất

Câu 4:

Một chất điểm dao động điều hòa trên trục Ox với biên độ 10 cm, chu kì 2 s. Mốc thế năng ở VTCB. Tốc độ trung bình của chất điểm trong khoảng thời gian ngắn nhất khi chất điểm đi từ vị trí có động năng bằng 3 lần thế năng tới vị trí có động năng bằng $\frac{1}{3}$ thế năng là bao nhiêu? (21,96 cm/s)

Bài Làm:

Khi vật có Wđ  = 3W thì vật ở vị trí:

Wđ  = 3W $\Leftrightarrow $ $W = 4W_{t}$ $\Leftrightarrow $ $\frac{1}{2}m.\omega ^{2}.A^{2} = 4.\frac{1}{2}m.\omega ^{2}.x^{2}$ $\Leftrightarrow $ $x = \pm \frac{A}{2}$

Tương tự, khi vật có Wđ = $\frac{1}{3}$Wt vật ở vị trí: x = $\pm \frac{A\sqrt{3}}{2}$.

Thời gian đi của vật ngắn nhất khi quãng đường đi là ngắn nhất.

Từ hình vẽ, ta thấy, quãng đường của vật ngắn nhất khi vật đi theo hình vẽ:

Tốc độ trung bình của vật là:

$\overline{v_{tb}} = \frac{\frac{A\sqrt{3}}{2} - \frac{A}{2}}{\frac{T}{12}} = \frac{\frac{10\sqrt{3}}{2} - 5}{\frac{2}{12}} \approx  21,96$ cm/s

Xem thêm Bài tập & Lời giải

Trong: Bài 7: Vận tốc trung bình và tốc độ trung bình trong dao động điều hòa

Câu 1:

Một chất điểm dao động điều hòa dọc theo trục Ox với phương trình dao động là $x = 6\cos (20\pi t - \frac{\pi }{2})$ (cm). Tính tốc độ trung bình của chất điểm trên đoạn từ VTCB theo chiều dương tới điểm có li độ 3 cm lần đầu tiên?

Xem lời giải

Câu 2:

Một vật dao động điều hòa với phương trình $x = A\cos (\omega t)$. Hãy xác định tỉ số giữa tốc độ trung bình và vận tốc trung bình khi vật đi được $\Delta t = \frac{3T}{4}$ đầu tiên? 

Xem lời giải

Câu 3:

Vận tốc của một chất điểm dao động điều hoà khi qua vị trí cân bằng là 20 cm/s. Tốc độ trung bình của chất điểm trong một chu kì là bao nhiêu?

Xem lời giải