Năng lượng dao động điều hòa – Lý thuyết và ví dụ minh họa

Năng lượng dao động điều hòa là một phần rất quan trọng trong lĩnh vực dao động cơ học. Trong bài học này, chúng ta sẽ hiểu về các khái niệm cơ bản như lý thuyết và ví dụ về năng lượng dao động điều hòa, bao gồm cả cơ năng (bao gồm động năng và thế năng).

Nhờ vậy có thể tính toán giá trị của động năng, thế năng, hoặc cơ năng trong dao động điều hòa và hiểu về các kỹ thuật giải quyết các bài toán liên quan. Dưới đây là nội dung về chủ đề này.

Năng lượng dao động điều hòa là gì?

• Năng lượng dao động điều hòa là một loại bài toán quan trọng và thường xuất hiện trong đề thi THPT Quốc Gia.
• Đặc điểm của năng lượng dao động điều hòa là nó được bảo toàn.
• Khi xem xét một dao động điều hòa như một con lắc lò xo, năng lượng của con lắc lò xo bao gồm cả động năng và thế năng của lò xo.

Lưu ý: Khi tính toán năng lượng, chúng ta cần chuyển đơn vị khối lượng về kg, vận tốc về m/s và độ dài về mét.

• Phương trình năng lượng:

• Thế năng:

• Động năng:

• Cơ năng

Cơ năng là tổng năng lượng dao động của con lắc lò xo, bằng tổng của động năng và thế năng.

Ví dụ minh họa

• Ví dụ 1: Một con lắc lò xo nằm ngang với vật m và lò xo có độ cứng k = 100N/m. Khi kích thích để vật dao động điều hòa với động năng cực đại 0,5J. Hãy xác định biên độ dao động của vật.
• Hướng dẫn giải:

Động năng cực đại bằng cơ năng:

• Ví dụ 2: Một vật có khối lượng 50g, dao động điều hòa với biên độ 4cm và tần số góc là 3rad/s. Động năng cực đại của vật là bao nhiêu?
• Hướng dẫn giải:

Động năng cực đại bằng cơ năng: