1 chất điểm thực hiện đồng thời hai dđ điều hòa cùng phương, cùng tần số

* Hướng dẫn giải

+ Khi 2 dao động cùng pha: 

\(\left\{ \begin{array}{*{35}{l}} A={{A}_{1}}+{{A}_{2}} \\ W=\frac{1}{2}k{{\left( {{A}_{1}}+{{A}_{2}} \right)}^{2}}=25J \\ \end{array} \right.\)   (1)

+ Khi 2 dao động ngược pha: 

\(\left\{ \begin{array}{*{35}{l}} {A}'=\left| {{A}_{1}}-{{A}_{2}} \right| \\ {W}'=\frac{1}{2}k{{\left( {{A}_{1}}-{{A}_{2}} \right)}^{2}}=9J \\ \end{array} \right.\)   (2)

Từ (1) và (2) ta được: 

\(\begin{array}{l}
\frac{W}{{W'}} = \frac{{25}}{9} = \frac{{{{\left( {{A_1} + {A_2}} \right)}^2}}}{{{{\left( {{A_1} - {A_2}} \right)}^2}}}\\
 \Rightarrow {A_1} + {A_2} = \frac{5}{3}\left| {{A_1} - {A_2}} \right| \Rightarrow \left( {\begin{array}{*{20}{l}}
{{A_1} = 4{A_2}}\\
{{A_1} = \frac{{{A_2}}}{4}}
\end{array}} \right.
\end{array}\)

+ Khi năng lượng dao động tổng hợp là \({W}''=15J=\frac{1}{2}k{{A}^{\prime \prime 2}}\)

\(\frac{{{W}''}}{W}=\frac{15}{25}\Leftrightarrow \frac{{{A}^{n2}}}{{{A}^{2}}}=\frac{15}{25}\)

\(\Leftrightarrow A_{1}^{2}+A_{2}^{2}+2{{A}_{1}}{{A}_{2}}\cos \Delta \varphi =\frac{15}{25}{{\left( {{A}_{1}}+{{A}_{2}} \right)}^{2}}\) \(\Rightarrow \cos \Delta \varphi =\frac{\frac{15}{25}{{\left( {{A}_{1}}+{{A}_{2}} \right)}^{2}}-\left( A_{1}^{2}+A_{2}^{2} \right)}{2{{A}_{1}}{{A}_{2}}}\)

Với \({{A}_{1}}=4{{A}_{2}}\Rightarrow \cos \Delta \varphi =-\frac{1}{4}\)

Với \({{A}_{1}}=\frac{{{A}_{2}}}{4}\Rightarrow \cos \Delta \varphi =-\frac{1}{4}\Rightarrow \Delta \varphi =75,{{52}^{0}}=1,823rad\)