Phân tích sự chuyển hóa giữa động năng và thế năng trong dao động điều hò
Giới thiệu: Trong dao động điều hòa, động năng và thế năng của vật dao động thay đổi liên tục. Trong bài viết này, chúng ta sẽ phân tích sự chuyển hóa giữa động năng và thế năng bằng cách sử dụng đồ thị. Phần 1: Phân tích sự chuyển hóa giữa động năng và thế năng trong đồ thị động năng và thế năng Hình 5.3 là đồ thị động năng và thế năng của một vật dao động điều hòa. Từ đồ thị này, ta có thể thấy rằng động năng và thế năng của vật dao động thay đổi theo thời gian. Trong khoảng thời gian từ 0 đến $\frac{T}{4}$, động năng của vật tăng lên từ 0 đến giá trị tối đa, trong khi thế năng giảm xuống từ giá trị tối đa đến 0. Sau đó, trong khoảng thời gian từ $\frac{T}{4}$ đến $\frac{T}{2}$, động năng giảm xuống từ giá trị tối đa đến 0, trong khi thế năng tăng lên từ 0 đến giá trị tối đa. Quá trình này lặp lại trong các khoảng thời gian tiếp theo. Phần 2: Tính giá trị động năng và thế năng tại các thời điểm cụ thể Tại các thời điểm $t=0$, $t=\frac{T}{8}$, $t=\frac{T}{4}$ và $t=\frac{3T}{8}$, ta có thể tính giá trị của động năng và thế năng theo công thức $W=W_{a}+W_{1}=\frac{1}{2}mc^{2}A^{2}$. Kết quả cho thấy rằng tổng của động năng và thế năng tại các thời điểm này luôn bằng giá trị cố định $W$, chứng minh rằng cơ năng tổng động năng và thế năng được bảo toàn. Kết luận: Qua phân tích đồ thị động năng và thế năng, ta có thể thấy rõ sự chuyển hóa giữa hai đại lượng này trong dao động điều hòa. Đồng thời, ta cũng chứng minh được rằng tổng của động năng và thế năng tại các thời điểm cụ thể luôn bằng giá trị cố định, chứng minh rằng cơ năng tổng động năng và thế năng được bảo toàn.