Dao động và Sóng

Con lắc đơn

Với góc lệch nhỏ, con lắc đơn dao động gần điều hòa; chu kỳ cho phép đo gia tốc trọng trường.

Con lắc đơn gồm vật nhỏ khối lượng $m$ treo vào sợi dây nhẹ, không dãn dài $l$. Khi kéo lệch một góc nhỏ rồi thả, thành phần tiếp tuyến của trọng lực kéo vật về vị trí cân bằng và tạo dao động gần điều hòa.

Đo gia tốc trọng trường

Đo $T$ nhiều chu kỳ để giảm sai số bấm giờ. Từ chu kỳ đo được và chiều dài từ điểm treo đến tâm vật, suy ra $g=4\pi^2l/T^2$. Đồ thị $T^2$ theo $l$ là đường thẳng có hệ số góc $4\pi^2/g$.

Trắc nghiệm nhanh

Chu kỳ tăng theo căn bậc hai của chiều dài: tăng $l$ lên bốn lần làm $T$ tăng hai lần. Khi đo, chiều dài tính từ điểm treo đến tâm vật nặng; đo nhiều chu kỳ rồi chia cho số chu kỳ giúp giảm sai số bấm giờ. Góc lệch phải đủ nhỏ để gần đúng $\sin\theta\approx\theta$ dùng được.

Khi áp dụng mô hình, hãy xác định rõ đại lượng nào được giữ cố định và chọn hệ quy chiếu phù hợp. Viết đơn vị ngay bên cạnh số liệu giúp phát hiện nhầm lẫn giữa các đại lượng cùng ký hiệu hoặc giữa giá trị đo với giá trị dự đoán. Sau khi tính, kiểm tra thứ nguyên, dấu và giới hạn: kết quả phải phù hợp với giả thiết đã dùng, chẳng hạn dao động nhỏ, môi trường đồng nhất hoặc bỏ qua lực cản. Nếu điều kiện thực tế khác giả thiết, cần giải thích sai lệch thay vì áp dụng công thức máy móc.

Một cách kiểm tra trực quan là thay các giá trị đặc biệt vào quan hệ đã lập: xét vị trí cân bằng, biên độ cực đại, một chu kỳ hoặc trường hợp không có chuyển động tương đối. Những trường hợp này thường làm một đại lượng bằng không hoặc đạt cực trị, giúp phát hiện sai dấu và nhầm giữa chu kỳ với tần số. Khi so sánh hai thí nghiệm, chỉ thay đổi một điều kiện mỗi lần để xác định quan hệ nhân quả rõ ràng.