Một con lắc đơn gồm vật nặng khối lượng m = 100 g treo vào sợi dây có chiều dài = 1,20 m. Kéo vật đến vị trí dây làm với đường thẳng đứng một góc αo = 60o rồi thả nhẹ. Bỏ qua sức cản không khí. Chọn mốc tính thế năng ở vị trí cân bằngt; Lấy g = 10 m/s2. Tính thế năng và vận tốc của con lắc khi nó đi qua vị trí ứng với góc α = 30o.

Đáp án:

\(0,6\left( J \right)\)

Giải thích các bước giải:

Cơ năng của con lắc là: 

\({\rm{W}} = mgl\left( {1 - \cos {\alpha _0}} \right) = 0,1.10.1,2\left( {1 - \cos 60} \right) = 0,6\left( J \right)\)

Thế năng của con lắc là:

\({{\rm{W}}_t} = mgl\left( {1 - \cos \alpha } \right) = 0,1.10.1,2\left( {1 - \cos 30} \right) = 0,16\left( J \right)\)

Động năng của con lắc là:

\(\begin{array}{l}
{{\rm{W}}_d} = {\rm{W}} - {{\rm{W}}_t} = 0,6 - 0,16 = 0,44\left( J \right)\\
 \Rightarrow \dfrac{1}{2}m{v^2} = 0,44\\
 \Rightarrow \dfrac{1}{2}.0,1.{v^2} = 0,44\\
 \Rightarrow v = 2,97\left( {m/s} \right)
\end{array}\)