Thí nghiệm vui · Vật lý 11 · Dao động
Bóng của vật quay tròn dao động điều hoà
Chiếu đèn pin vào một vật gắn trên mép đĩa đang quay: bóng của nó trên tường dao động qua lại giống hệt con lắc lò xo.
🧰 Chuẩn bị
- Đĩa quay (mâm xoay, bánh xe đạp lật ngược hoặc đĩa giấy cắm trục bút)
- Một vật nhỏ dựng đứng gắn ở mép đĩa (nắp bút, cục đất nặn)
- Đèn pin hoặc đèn điện thoại
- Bức tường hoặc tấm bìa trắng
- Con lắc lò xo hoặc vật treo dây chun (nếu có)
🤔 Dự đoán trước khi làm
Bóng của vật trên tường chuyển động thế nào: đều, nhanh dần, hay nhanh ở giữa và chậm ở hai đầu?
Ghi dự đoán của em ra giấy, sau khi làm thí nghiệm hãy so sánh xem em đoán đúng không nhé!
🧪 Cách làm
- Đặt đĩa nằm ngang, gắn vật nhỏ dựng đứng ở mép đĩa.
- Trong phòng tối, chiếu đèn theo phương ngang song song với mặt đĩa để bóng vật hiện trên tường.
- Quay đĩa đều và quan sát chuyển động của bóng. Đánh dấu hai vị trí xa nhất của bóng trên tường.
- Nếu có con lắc lò xo, treo cạnh tường và cho dao động cùng biên độ: so sánh chuyển động của con lắc và của bóng.
👀 Hiện tượng
Bấm để xem hiện tượng (sau khi đã làm thí nghiệm)
Bóng chạy qua lại giữa hai điểm biên: nhanh nhất ở giữa, chậm dần và dừng lại ở hai biên rồi quay lại — giống hệt dao động của con lắc lò xo.
Em quan sát thấy:
💡 Giải thích
Bấm để xem giải thích
Hình chiếu của một chuyển động tròn đều lên một đường thẳng là một dao động điều hoà: \(x = A\cos(\omega t + \varphi)\), với biên độ \(A\) bằng bán kính đĩa và tần số góc \(\omega\) bằng tốc độ góc của đĩa. Ở giữa (vị trí cân bằng) vận tốc của bóng bằng \(\omega A\) — lớn nhất; ở hai biên vận tốc bằng 0.
Em hãy giải thích hiện tượng bằng kiến thức đã học:
🚀 Thử thêm
- Quay đĩa nhanh gấp đôi: chu kì dao động của bóng thay đổi thế nào?
👩🏫 Gợi ý cho thầy cô
Thí nghiệm giúp học sinh hiểu vì sao phương trình dao động có dạng côsin và vì sao gọi ω là “tần số góc”.