Đáp án:
Để tìm tốc độ của xe lửa khi biên độ của con lắc đơn lớn nhất, ta cần tìm chu kỳ dao động của con lắc đơn. Theo công thức chu kỳ dao động của con lắc đơn, ta có:
T = 2π√(l/g)
Trong đó:
- T là chu kỳ dao động của con lắc đơn.
- l là chiều dài của con lắc đơn.
- g là gia tốc trọng trường.
Thay giá trị vào công thức, ta được:
T = 2π√(0.02/9.8) ≈ 0.09 (s)
Biên độ của con lắc sẽ lớn nhất khi xe lửa chạy với tốc độ bằng với vận tốc của con lắc khi nó ở vị trí cân bằng. Vận tốc này có thể được tính bằng công thức:
v = Aω
Trong đó:
- A là biên độ của con lắc.
- ω là tốc độ góc của con lắc.
Tốc độ góc của con lắc có thể được tính bằng công thức:
ω = 2π/T
Thay giá trị vào công thức, ta được:
ω = 2π/0.09 ≈ 69.81 (rad/s)
Biên độ của con lắc sẽ lớn nhất khi vận tốc của nó bằng với vận tốc của xe lửa. Vận tốc của xe lửa có thể được tính bằng công thức:
v = ωr
Trong đó:
Khoảng cách giữa hai mối nối là 12,5m, do đó bán kính quay r = 12,5/2 = 6,25m.
Thay giá trị vào công thức, ta được:
v = ωr ≈ 69.81 × 6.25 ≈ 436.31 (m/s)
Vậy khi xe lửa chạy thẳng đều với tốc độ khoảng 436.31 m/s, biên độ của con lắc sẽ lớn nhất
Giải thích các bước giải:
