Vận tốc trong dao động điều hòa – Lý thuyết + BT Vật Lí 11

Vận tốc trong dao động điều hòa là gì? Gia tốc trong giao động điều hòa là gì? Bài viết này sẽ đem đến cho chúng ta những nội dung hữu ích nào đây. Cùng chúng tôi tìm hiểu ngay nối tiếp phần dao động điều hòa ở nội dung bài trước nhé.

Phương trình vận tốc trong dao động điều hòa

Theo ý nghĩa của đạo hàm thì vận tốc được cho bởi công thức: $v = x’$, do đó, ta có công thức vận tốc trong dao động điều hòa:

$$v = x’ = -\omega A \sin(\omega t + \varphi) = \omega A \cos(\omega t + \varphi + \frac{\pi}{2})$$

Vận tốc cực đại $V_{\text{max}} = A\omega$ tại VTCB (x = 0)

$\Rightarrow$ Vận tốc trong dao động điều hòa đạt giá trị cực đại khi đi qua vị trí cân bằng, vị trí này li độ của vật bằng 0.

Đồ thị của vận tốc trong dao động điều hòa

Đồ thị $x – t$ của một vật dao động điều hòa $\left( \varphi = 0 \right)$

Đồ thị $v – t$ của một vật dao động điều hòa $\left( \varphi = 0 \right)$

Đồ thị $a – t$ của một vật dao động điều hòa $\left( \varphi = 0 \right)$

Từ đồ thị ta có thể đưa ra một số nhận xét:

– Đồ thị vận tốc – thời gian có dạng là một đường hình sin.

– Vận tốc biến thiên điều hòa cùng tần số nhưng sớm pha $\frac{\pi}{2}$ so với li độ.

>> Xem thêm: Điện thế – Hiệu điện thế | Vật lý 11

Bài tập tự luyện

Câu 1: Điền khuyết các từ khóa thích hợp vào chỗ trống:

a. Vận tốc biến thiên điều hòa cùng ………………, nhưng sớm pha …………… so với li độ.

b. Giá trị vận tốc đạt cực đại $v_{\text{max}} = \omega A$ khi qua ……………………………

c. Giá trị vận tốc đạt cực tiểu ……………………. khi qua VTCB theo chiều âm.

d. Tốc độ là độ lớn của vận tốc (tốc độ bằng trị tuyệt đối của vận tốc) nên tốc độ …………….

e. Tốc độ đạt cực tiểu $|v|_{\text{min}} = 0$ khi ngang qua ………………….

f. Tốc độ đạt cực đại ………………… khi ngang qua VTCB.

g. Gia tốc của vật biến thiên điều hòa cùng tần số nhưng ………………. với li độ, sớm pha so với ……………….

h. Giá trị gia tốc đạt cực tiểu $a_{\text{min}} = – \omega^2 A$ khi …………………. (ở biên dương).

i. Giá trị gia tốc đạt cực đại ……………………. khi $x = -A$ (ở biên âm).

j. Độ lớn gia tốc đạt cực tiểu bằng 0 khi vật qua …………………….

k. …………………….. luôn hướng về VTCB.

l. Vật chuyển động ……………… ($\vec{v}$ và $\vec{a}$ ngược chiều) ứng với quá trình từ VTCB ra biên.

m. Vật chuyển động nhanh dần ($\vec{v}$ và $\vec{a}$ cùng chiều) ứng với quá trình từ ……………………. Trong 1 chu kì, $v$ và $a$ cùng dấu trong khoảng $T/2$.

Câu 2: Điền khuyết các từ khóa thích hợp vào chỗ trống:

a. Dao động: Là sự chuyển động của vật quanh một ……………………., gọi là vị trí cân bằng.

b. Dao động tuần hoàn: Là dao động mà trạng thái của vật được ………………………. như cũ sau những khoảng thời gian xác định (là chu kì dao động).

c. Chu kì $T$ (s): ……………………. thực hiện 1 dao động toàn phần.

d. Tần số $f$ (Hz): ………………… thực hiện trong một giây.

e. $A$ phụ thuộc cách ………………….; $\varphi$: phụ thuộc cách ……………………………. và chọn trục tọa độ (chiều dương); $\omega$ phụ thuộc …………………, cấu tạo của hệ dao động.

f. Hình chiếu của ……………………. lên đường thẳng qua tâm và nằm trong mặt phẳng quỹ đạo là dao động điều hoà.

g. $\vec{a}$ luôn hướng về …………………… và $\vec{v}$ luôn cùng chiều ……………………

h. Mối liên hệ về pha giữa li độ, vận tốc và gia tốc: $a$ sớm pha hơn $v$: $\frac{\pi}{2}$; $v$ ………………. hơn $x$: $\frac{\pi}{2}$; $a$ và $x$ …………………….

Trên đây là toàn bộ lý thuyết cũng như bài tập về vận tốc trong dao động điều hòa. Hy vọng qua bài viết này, các bạn đã thu thập được nhiều kiến thức hữu ích. Qua đó, có thể áp dụng hiệu quả trong các bài tập một cách hiệu quả nhất.