VẬT LÝ · LỚP 11 · Nguyên lý và công thức
Đặt hai quả nặng xa trục hơn có làm con lắc xoắn chạy chậm không?
Kiến thức mở rộng — vận dụng nền tảng Vật lý 11; không phải nội dung bắt buộc cho mọi học sinh.
Trả lời trọng tâm
Có nếu giữ độ cứng xoắn và khối lượng mỗi quả, đồng thời bỏ qua quán tính thanh đỡ.
Phân tích cơ chế
Với hai khối điểm m cách trục r, mômen quán tính J=2mr². Lực hồi phục xoắn có mômen −κθ nên T=2π√(J/κ), tỉ lệ với r. Đây là phần mở rộng dao động điều hòa, không lấy k lò xo kéo theo N/m thay cho κ theo N·m/rad.
Ví dụ có đơn vị
Mỗi quả m=0,05 kg,κ=0,01 N·m/rad. Khi r=0,1 m,T≈1,98692 s; tăng r lên 0,2 m cho T≈3,97384 s. Hình vẽ T(r), áp dụng cho mô hình con lắc xoắn điều chỉnh hai quả nặng; bỏ qua quán tính thanh và chỉ xét góc nhỏ.
Kết quả đối chiếu số học của ví dụ: 1.98692 s. Đây là giá trị của bộ dữ kiện đã nêu, không phải hằng số áp dụng cho mọi thiết bị.
Đọc hình và tự kiểm tra
Sơ đồ mô hình và đồ thị: Con lắc xoắn: đặt quả nặng xa trục làm đổi chu kì. Theo các điều kiện và đơn vị của ví dụ.
Ứng dụng và giới hạn
So chu kì khi dời hai quả nặng đối xứng; giữ cùng dây xoắn và khối lượng.
Mô hình giả thiết dao động nhỏ, tham số ổn định; không suy ra chuyển động trong điều kiện ma sát hoặc biến dạng lớn nếu chưa sửa phương trình.