Con lắc đơn được định nghĩa là một hệ thống gồm 1 vật nhỏ có khối lượng là m, treo tại 1 sợi dây không đàn hồi có độ dài là l, khối lượng không đáng kể.

Vị trí cân bằng của con lắc đơn lớp 12 là vị trí mà dây treo có phương thẳng đứng. Khi ta kéo nhẹ quả cầu cho dây treo bị lệch khỏi vị trí cân bằng 1 góc bất kỳ rồi thả ra, ta thấy con lắc đơn chịu tác dụng của ngoại lực có hiện tượng dao động quanh vị trí cân bằng trong mặt phẳng đứng đi qua vị trí ban đầu của vật và điểm treo.

Ta có phương trình dao động của con lắc đơn có Dạng bài tập số như sau:

Giải thích các đơn vị trong phương trình:

s: cung dao động (cm, m,...)

S: biên độ cung (cm, m,...)

α: li độ góc (rad)

α0: biên độ góc (rad)

ω=√g1 (rad/s) (g là gia tốc trọng trường và 1 là chiều dài của dây treo)

Công thức tính chu kỳ:

Công thức tính tần số:

Lưu ý:

Con lắc đơn có chiều dài bằng l1 thì sẽ dao động với tần số là f1.Con lắc đơn có chiều dài là l2 thì sẽ dao động với tần số là f2.Con lắc đơn có chiều dài thì sẽ dao động với chu kỳ và tần số là:

Công thức tính vận tốc:

Công thức tính lực căng dây T:

T = mg (3cosα – 2cosα0)

⇒ Tmax = mg(3 – 2cosα0) (vật ngang qua vị trí cân bằng)

⇒ Tmin = mg(cosα0) (vật đạt vị trí biên)

Khi bỏ qua ma sát, cơ năng của con lắc đơn được bảo toàn:

W = 1212mv2 + mgl(1 = cosα)=hằng số

Động năng của con lắc đơn:Thế năng của con lắc đơn tính ở ly độ góc :

Wt = mgl(1 - cosα) (mốc tính thế năng ở vị trí cân bằng)

Từ 3 công thức cơ năng động năng và thế năng của con lắc đơn, ta có công thức tính năng lượng của con lắc đơn như sau:

W = Wđ + Wt

Trong đó:

W: Cơ năng của con lắc đơn

Wđ = 12mv2: Động năng của con lắc đơn (J)

Wdmax = 1212mω2S2=12mv02

Wt = m.g.h = mgl(1 - cosα): Thế năng của con lắc đơn (J)

⇒ Wdmax=mgl(1 - cosα0)

Tương tự như con lắc lò xo, con lắc đơn có năng lượng luôn được bảo toàn.

W = Wd + Wt = 1212mv2 + mgl(1 - cosα)

= Wđmax = 1212mω2S2=12mv02

= Wtmax = mgl(1 - cosα)

Lực kéo về (hay còn gọi là lực hồi phục) tác dụng lên con lắc đơn có độ lớn bằng:

|F| = mω2s = mgα (α tính bằng rad)

Con lắc đơn có rất nhiều ứng dụng thực tế trong cuộc sống phục vụ con người, điển hình là dùng Nhằm Để xác định gia tốc rơi tự do trong lĩnh vực địa chất như sau:

Đo thời gian t của con lắc đơn khi thực hiện n dao động toàn phần, công thức là: T=tnTính gia tốc trọng trường với công thức g=4π2lT24Lặp lại thí nghiệm nhiều lần, sau đó tính giá trịnh trung bình g ở các lần đo và ta được gia tốc rơi tự do tại nơi ấy.

Tham khảo, tìm hiểu thêm tại: https://vuihoc.vn/tin/thpt-con-lac-don-1139.html