Một chất điểm có khối lượng m = 0,1 kg dao động điều hòa với phương trình x = 5cos2t (cm). Động năng của vật khi chuyển động qua vị trí có li độ x = 3 cm là
A. 0,18 J
B. 0,32 mJ
C. 0,19 mJ
D. 0,32 J
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
Chọn đáp án B
Động năng: W d = W − W t = 1 2 k A 2 − 1 2 k x 2 = 1 2 k A 2 − x 2 = 1 2 m ω 2 ⏟ k A 2 − x 2
Thay số: W d = 1 2 0 , 1 .2 2 0 , 05 2 − 0 , 03 2 = 3 , 2 .10 − 4 J = 0 , 32 m J
ü Đáp án A
+ Phương trình của thế năng là:
+ Phương trình tương ứng:
Phương trình dao động là: x = 10 cos 2 πt + π 4 c m
\(\dfrac{1}{2}k.0,02^2+0,48=W\left(1\right)\)
\(\dfrac{1}{2}k.0,06^2+0,32=W\left(2\right).\)
Từ ( 1 ) và ( 2 ) ta suy ra : \(k=100N/m.\)
Thế vào ( 1 ) , ta được : \(W=\dfrac{1}{2}.100.0,02^2+0,48=0,5J.\)
Lại có : \(W=\dfrac{1}{2}kA^2.\)
Ta suy ra : \(A=\sqrt{\dfrac{2W}{k}}=\sqrt{\dfrac{2.0,5}{100}}=0,1m=10cm\)
Vậy biện độ dao động của vật bằng 10 cm.
Cơ năng của con lắc là \(W = {{\rm{W}}_d} + {{\rm{W}}_t} \to {{\rm{W}}_d} = {\rm{W}} - {{\rm{W}}_t} = \dfrac{1}{2}k{A^2} - \dfrac{1}{2}k{x^2} = \dfrac{1}{2}.40\left( {0,{{05}^2} - 0,{{03}^2}} \right) = 0,032 J\).
\(\Delta\varphi=\varphi_2-\varphi_1=\dfrac{\pi}{2}\)
\(A=\sqrt{A_1^2+A_2^2}=6\sqrt{2}\left(cm\right)\)
Phương trình dao động tổng hợp: \(x=6\sqrt{2}cos\left(5\pi t+\dfrac{\pi}{2}\right)cm\)
Cơ năng dao động của vật là:
\(W=\dfrac{1}{2}m\omega^2A^2=\dfrac{1}{2}.0,2.\left(5\sqrt{10}\right)^2.\left(6\sqrt{2}.10^{-2}\right)^2=0,18\left(J\right)=180\left(mJ\right)\)
Chọn A.