Li độ và vận tốc đều trong giới hạn: cặp dữ liệu vẫn có thể sai

Vật lý 11 · Ôn tập kiến thức THPT

Dao động điều hòa phải có x²+v²/ω²=A² tại cùng thời điểm. Hai bất đẳng thức |x|≤A và|v|≤ωA là điều kiện cần, chưa đủ để nhận một cặp đo tùy ý.

Cho A=0,050m,ω=10rad/s,dao động không tắt dần. Một lần đo x=0,030m,v=0,40m/s. Tính x²+v²/ω²=0,0009+0,0016=0,0025m²=A², nên cặp phù hợp quan hệ trạng thái.

Lần khác ghi x=0,040m,v=0,40m/s. Cả x nhỏ hơnA vàv nhỏ hơnωA=0,50m/s. Nhưng tổng0,0016+0,0016=0,0032m²>A², không thuộc cùng dao động A,ω đã cho. Không bỏ kiểm phối hợp chỉ vì từng số nhìn có vẻ trong giới hạn.

Quan hệ đến từ x=Acosθ,v=−ωAsinθ, nên tổng hai bình phương chuẩn hóa bằngcos²θ+sin²θ=1. Nó không quyết định một mình dấu vận tốc; tại x có thể có hai chiều đi.

Tự luyện: tại x=0,040m, tốc độ hợp lệ phải |v|=10√(0,050²−0,040²)=0,30m/s, nhận ±0,30 theo chiều. Với m=0,10kg,k=mω²=10N/m,cơ năng chuẩn0,0125J. Cặp sai x=0,040,v=0,40 sẽ cho0,5kx²+0,5mv²=0,016J, kiểm độc lập vượt cơ năng.

Một sai lệch dữ liệu chưa tự chứng minh học sinh không hiểu hay thiết bị hỏng: có thể x,v ghi ở hai thời điểm,nhầm đơn vị,ước lượngA,ω sai hoặc vật chịu ngoại lực. Phải kiểm điều kiện đo trước kết luận nguyên nhân. Với sai số đo, xem cận phù hợp thay vì đòi một đẳng thức tuyệt đối cho số làm tròn. Bài chỉ bác tính tương thích của bộ dữ kiện chính xác dưới mô hình đã nêu.

Đọc tiếp: Li độ và vận tốc · Mốc thế năng đàn hồi.