ตัวอย่างคำถามเกี่ยวกับลูกตุ้มอย่างง่าย ลูกตุ้มอย่างง่าย

4 ตัวอย่างคำถามเกี่ยวกับลูกตุ้มอย่างง่าย ลูกตุ้มอย่างง่าย

1. ลูกตุ้มอย่างง่ายประกอบด้วยเชือกยาว 40 เซนติเมตร และมีน้ำหนัก 100 กรัมแขวนอยู่ที่ปลายด้านล่างของเชือก ถ้าความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงเท่ากับ 10 เมตร/วินาที²² ดังนั้นคาบและความถี่ของลูกตุ้มอย่างง่ายคือ...
การอภิปราย
เป็นที่รู้จัก :
ความยาวของเชือก (ล) = 40 ซม. = 0,4 เมตร
ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (g) = 10 m/s²²
ถาม : คาบ (T) และความถี่ (f)
จาวาบ :
สูตรคำนวณคาบการแกว่งของลูกตุ้มอย่างง่าย :
คำอธิบาย: T = คาบเวลา, l = ความยาวเชือก, g = ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง
คาบการแกว่งของลูกตุ้มอย่างง่าย :
ความถี่ของลูกตุ้มอย่างง่าย :
วิธีที่ 1:
f = 1/T = 1/1,256 = 0,8 เฮิรตซ์
วิธีที่ 2:
2. คำนวณความยาวของเชือกของนาฬิกาลูกตุ้มที่แกว่งหนึ่งครั้งต่อวินาที
การอภิปราย
เป็นที่รู้จัก :
คาบเวลา (T) = 1 วินาที
ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (g) = 10 m/s²²
ถาม ความยาวของลวด (ล)
จาวาบ :
สูตรคาบสตริง :
ความยาวของสาย :
3. ลูกตุ้มอย่างง่ายมีเชือกยาว 50 ซม. และตุ้มน้ำหนัก 50 กรัม จุดสูงสุดของตุ้มน้ำหนักอยู่สูงกว่าจุดต่ำสุด 10 ซม. ถ้าความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงเท่ากับ 10 m/s²²จงหา (ก) คาบและความถี่ของการแกว่งของลูกตุ้ม (ข) ความเร็วของวัตถุที่จุดต่ำสุด
การอภิปราย
เป็นที่รู้จัก :
ความยาวของเชือก (ล) = 90 ซม. = 0,9 เมตร
ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (g) = 10 m/s²²
การเปลี่ยนแปลงความสูง (h) = 20 ซม. = 0,2 เมตร
ถาม : (a) T และ f (b) v
จาวาบ :
(ก) คาบ (T) และความถี่ (f) ของลูกตุ้มอย่างง่าย
ระยะเวลา
ความถี่ :
f = 1/T = 1/1,884 = 0,53 เฮิรตซ์
(ข) ความเร็ว (v) ของน้ำหนักบรรทุก ณ จุดต่ำสุด
คำถามนี้เกี่ยวข้องกับ กฎการอนุรักษ์พลังงานกล.
ที่จุดสูงสุด วัตถุจะมีพลังงานศักย์โน้มถ่วงสูงสุดและไม่มีพลังงานจลน์ เนื่องจากวัตถุหยุดนิ่งชั่วขณะหนึ่งเมื่อเปลี่ยนทิศทาง เมื่อวัตถุเริ่มเคลื่อนที่ลง พลังงานศักย์โน้มถ่วงจะถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์ ที่จุดต่ำสุด พลังงานศักย์โน้มถ่วงทั้งหมดจะถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์ ดังนั้น ที่จุดต่ำสุด พลังงานจลน์ของวัตถุจึงมีค่าสูงสุดและพลังงานศักย์โน้มถ่วงเป็นศูนย์
พลังงานกลเริ่มต้น = พลังงานศักย์โน้มถ่วง = mgh
พลังงานกลสุดท้าย = พลังงานจลน์ = ½ mv²
กฎการอนุรักษ์พลังงานกล :
พลังงานกลเริ่มต้น = พลังงานกลสุดท้าย
พลังงานศักย์โน้มถ่วง = พลังงานจลน์
mgh = ½ mv²
2 gh = v²
(2)(10)(0,2) = v²
4 = วี²
v = 2 ม./วินาที

4. นาฬิกาติดผนังบนพื้นผิวโลกทำงานโดยใช้การเคลื่อนที่ของลูกตุ้มที่แกว่งไปมา ถ้าหากนาฬิกาเรือนนี้ถูกนำขึ้นไปบนสถานีอวกาศและอยู่ห่างไกลจากวัตถุในอวกาศแล้ว...

ก. เข็มนาฬิกาเคลื่อนที่เร็วขึ้น

B. เข็มนาฬิกาไม่ขยับ

ค. นาฬิกาเดินได้แม่นยำขึ้น

D. ลูกตุ้มแกว่งช้าลง

E. ลูกตุ้มแกว่งด้วยความถี่ที่ต่ำกว่า

การอภิปราย

บนพื้นผิวโลก ลูกตุ้มสามารถเคลื่อนที่ได้เนื่องจากการมีอยู่ของ... แรงโน้มถ่วง โลกส่งผลกระทบต่อลูกตุ้มนาฬิกา ในทางตรงกันข้าม ในอวกาศ แรงโน้มถ่วงที่เกิดขึ้นมีค่าใกล้เคียงศูนย์ ดังนั้นเข็มนาฬิกาจึงไม่ขยับ

คำตอบที่ถูกต้องคือ B.