LÝ THUYẾT - SÁCH HÌNH ĐỘNG
LỚP 11·10 / 2026

DDH · 0240 phút

Vận tốc, gia tốc và đồ thị của dao động điều hoà

a = −ω²x, A² = x² + v²/ω²

01Ví dụ minh hoạ

Ví dụ 1 (vận tốc, gia tốc tại một thời điểm)

Vật dao động điều hoà với x=10cos⁡ ⁣(πt−π3) cmx = 10\cos\!\left(\pi t - \dfrac{\pi}{3}\right)\,\text{cm}. Tính li độ, vận tốc, gia tốc lúc t=1 st = 1\,\text{s} và các giá trị cực đại của vv và aa.

Giải. ω=π rad/s\omega = \pi\,\text{rad/s}. Pha lúc t=1 st = 1\,\text{s}: π−π3=2π3\pi - \dfrac{\pi}{3} = \dfrac{2\pi}{3}.

  • x=10cos⁡2π3=−5 cmx = 10\cos\dfrac{2\pi}{3} = -5\,\text{cm}.
  • v=−ωAsin⁡2π3=−10π⋅32≈−27,2 cm/sv = -\omega A\sin\dfrac{2\pi}{3} = -10\pi\cdot\dfrac{\sqrt3}{2} \approx -27{,}2\,\text{cm/s} (đang đi theo chiều âm).
  • a=−ω2x=−π2⋅(−5)≈49,3 cm/s2a = -\omega^2 x = -\pi^2\cdot(-5) \approx 49{,}3\,\text{cm/s}^2 (dương vì x<0x < 0).
  • vmax⁡=ωA=10π≈31,4 cm/sv_{\max} = \omega A = 10\pi \approx 31{,}4\,\text{cm/s}; amax⁡=ω2A=10π2≈98,7 cm/s2a_{\max} = \omega^2 A = 10\pi^2 \approx 98{,}7\,\text{cm/s}^2.

Ví dụ 2 (hệ thức độc lập)

Một vật dao động điều hoà với tần số góc 10 rad/s10\,\text{rad/s}. Khi vật ở li độ 6 cm6\,\text{cm} thì vận tốc có độ lớn 80 cm/s80\,\text{cm/s}. Tính biên độ và tốc độ cực đại.

Giải. A2=x2+v2ω2=62+802102=36+64=100A^2 = x^2 + \dfrac{v^2}{\omega^2} = 6^2 + \dfrac{80^2}{10^2} = 36 + 64 = 100, nên A=10 cmA = 10\,\text{cm}. Tốc độ cực đại vmax⁡=ωA=100 cm/s=1 m/sv_{\max} = \omega A = 100\,\text{cm/s} = 1\,\text{m/s}.

Ví dụ 3 (suy ra từ giá trị cực đại)

Một vật dao động điều hoà có tốc độ cực đại 40 cm/s40\,\text{cm/s} và độ lớn gia tốc cực đại 160 cm/s2160\,\text{cm/s}^2. Tìm ω\omega, AA, TT.

Giải. amax⁡vmax⁡=ω2AωA=ω=16040=4 rad/s\dfrac{a_{\max}}{v_{\max}} = \dfrac{\omega^2 A}{\omega A} = \omega = \dfrac{160}{40} = 4\,\text{rad/s}. Rồi A=vmax⁡ω=10 cmA = \dfrac{v_{\max}}{\omega} = 10\,\text{cm} và T=2π4=π2≈1,57 sT = \dfrac{2\pi}{4} = \dfrac{\pi}{2} \approx 1{,}57\,\text{s}.

Ví dụ 4 (tốc độ tại điểm đặc biệt)

Vật dao động với biên độ A=4 cmA = 4\,\text{cm}, chu kì T=0,4 sT = 0{,}4\,\text{s}. Tính tốc độ của vật khi li độ x=A2x = \dfrac{A}{2}.

Giải. ω=2π0,4=5π rad/s\omega = \dfrac{2\pi}{0{,}4} = 5\pi\,\text{rad/s}, vmax⁡=20π≈62,8 cm/sv_{\max} = 20\pi \approx 62{,}8\,\text{cm/s}. Từ v2=ω2(A2−x2)v^2 = \omega^2(A^2 - x^2) với x=A/2x = A/2: ∣v∣=ωA1−14=vmax⁡32≈54,4 cm/s\lvert v\rvert = \omega A\sqrt{1 - \tfrac14} = v_{\max}\dfrac{\sqrt3}{2} \approx 54{,}4\,\text{cm/s}.

Ví dụ 5 (lập phương trình từ đồ thị)

Đồ thị li độ của một vật dao động điều hoà có giá trị nhỏ nhất −4 cm-4\,\text{cm}, đạt lần đầu lúc t=0,2 st = 0{,}2\,\text{s}, và cắt trục thời gian đi lên (theo chiều dương) lần đầu lúc t=0,5 st = 0{,}5\,\text{s}. Viết phương trình dao động.

Giải.

  • A=4 cmA = 4\,\text{cm}.
  • Từ biên âm (t=0,2t = 0{,}2) tới vị trí cân bằng (t=0,5t = 0{,}5) mất T4=0,3 s\dfrac{T}{4} = 0{,}3\,\text{s}, nên T=1,2 sT = 1{,}2\,\text{s} và ω=2π1,2=5π3 rad/s\omega = \dfrac{2\pi}{1{,}2} = \dfrac{5\pi}{3}\,\text{rad/s}.
  • Lúc t=0,2 st = 0{,}2\,\text{s} vật ở biên âm, pha =π=\pi: 5π3⋅0,2+φ=π\dfrac{5\pi}{3}\cdot 0{,}2 + \varphi = \pi, suy ra φ=π−π3=2π3\varphi = \pi - \dfrac{\pi}{3} = \dfrac{2\pi}{3}.

Phương trình: x=4cos⁡ ⁣(5π3t+2π3) cmx = 4\cos\!\left(\dfrac{5\pi}{3}t + \dfrac{2\pi}{3}\right)\,\text{cm}.

Kiểm: t=0t = 0: x=4cos⁡2π3=−2 cmx = 4\cos\dfrac{2\pi}{3} = -2\,\text{cm}. Lúc t=0,5 st = 0{,}5\,\text{s} pha là 5π6+2π3=3π2\dfrac{5\pi}{6} + \dfrac{2\pi}{3} = \dfrac{3\pi}{2}: x=0x = 0 và v=−ωAsin⁡3π2>0v = -\omega A\sin\dfrac{3\pi}{2} > 0, đúng là đang đi lên.

00,20,50,81,21,6-4-2024t (s)x (cm)

Bước 1 / 5

Đồ thị có giá trị nhỏ nhất lúc và cắt trục thời gian đi lên lúc . Cần tìm .
Tiếp theoLuyện tập →