Lý thuyết bài 3: Vận tốc, gia tốc trong dao động điều hòa

Vận tốc, gia tốc trong dao động điều hòa là gì? Bạn có biết rằng chuyển động của một con lắc đồng hồ và sự dao động của một chiếc lò xo đều tuân theo cùng một quy luật? Đó chính là dao động điều hòa. Trong bài học hôm nay, chúng ta sẽ tìm hiểu sâu hơn về vận tốc gia tốc của các vật thể khi chúng thực hiện dao động điều hòa.

Tìm hiểu vận tốc gia tốc trong dao động điều hoà của vật

Phương trình của vận tốc

Phương trình vận tốc có dạng: $v = -\omega A \sin(\omega t +\varphi)$

Giá trị của vận tốc: $v = \pm \omega \sqrt{A^2 – x^2}$

Khi vật ở vị trí cân bằng thì $v = \pm \omega A$

Khi vật ở vị trí biên thì v = 0

Vận tốc sớm pha hơn li độ góc $\frac{\pi}{2}$

Vecto vận tốc luôn cùng hướng với chuyển động.

Đồ thị của vận tốc Vật lý 10 KNTT

Đồ thị ( v – t ) của 1 vậy giao động điều hoà

Đồ thị của vận tốc cũng là một đường hình sin.

Gia tốc của vật trong dao động điều hoà Kết nối tri thức

Phương trình của gia tốc

Phương trình của gia tốc: $a = -\omega^2 A \cos(\omega t + \varphi)$

Giá trị của gia tốc: $a = -\omega^2 x$

Khi vật ở vị trí cân bằng a = 0.

Khi vật ở vị trí biên gia tốc có giá trị $a = \pm \omega^2 A$

Gia tốc ngược pha so với li độ.

Vecto gia tốc luôn hướng về vị trí cân bằng.

Biểu đồ thể hiện sự biến đổi của vận tốc

Đồ thị ( a – t ) của 1 vậy giao động điều hoà

Đồ thị của gia tốc cũng là một đường hình sin

Một số ví dụ thực tế về gia tốc trong giao động điều hòa

Gia tốc trong dao động điều hòa có thể thấy trong nhiều hiện tượng đời sống hàng ngày. Dưới đây là một vài ví dụ cụ thể:

• Con lắc đồng hồ: Khi con lắc di chuyển từ vị trí cân bằng, gia tốc của nó luôn hướng về vị trí cân bằng. Tại vị trí biên, tốc độ của con lắc là nhỏ nhất và gia tốc đạt giá trị lớn nhất.
• Xích đu: Khi ta đẩy xích đu, nó dao động qua lại xung quanh vị trí cân bằng. Gia tốc của xích đu lớn nhất khi nó ở vị trí biên và bằng 0 tại vị trí cân bằng.
• Lò xo và vật nặng: Khi một vật nặng treo trên lò xo bị kéo ra khỏi vị trí cân bằng và thả ra, nó sẽ dao động điều hòa. Gia tốc của vật nặng lớn nhất ở vị trí biên khi lò xo bị nén hoặc kéo căng nhất.
• Lá cây dao động trong gió: Khi gió thổi làm lá cây rung, lá cây dao động qua lại xung quanh vị trí ban đầu. Gia tốc của lá cây thay đổi liên tục, lớn nhất ở những vị trí xa nhất so với vị trí cân bằng.

Qua bài học trên, chúng ta đã cùng nhau tìm hiểu thêm về gia tốc trong dao động điều hòa. Ta thấy rằng gia tốc luôn hướng về vị trí cân bằng và tỉ lệ thuận với li độ. Nắm vững các kiến thức trong bài này sẽ giúp các em có thể học tốt hơn trong các bài sau.

<<Xem thêm>> Lý thuyết tụ điện, cấu tạo của tụ điện và ứng dụng thực tiễn