Giả sử cần lập phương trình dao động điều hòa có dạng x = Acos(ωt + φ). Để viết phương trình dao động chúng ta cần tìm ba đại lượng A, ω, φ.
Chú ý:
* Với thể loại bài toán lập phương trình thì chúng ta cần xác định gốc thời gian (t = 0), nếu đề bài không yêu cầu thì để cho đơn giản hóa bài toán chúng ta chọn gốc thời gian lúc vật qua vị trí cân bằng theo chiều dương.
* Khi thả nhẹ để vật dao động điều hòa thì ta hiểu là vận tốc ban đầu vo = 0, còn nếu cho vận tốc ban đầu vo 0 thì chúng ta áp dụng hệ thức liên hệ để tìm các thông số khác.
VD: Một vật dao động điều hòa với biên độ A =4cm và T = 2s. Chọn gốc thời gian là lúc vật qua VTCB theo chiều dương của quỹ đạo. Phương trình dao động của vật là :
HD : w = 2πf = π. và A = 4cm
t =0 : x0 = 0, v0 > 0 : $\left\{ \begin{align}& 0=\cos \varphi \\ & {{v}_{0}}=-A\omega \sin \varphi >0 \\ \end{align} \right.$ nên $\left\{ \begin{align}& \varphi =\pm \dfrac{\pi }{2} \\ & \sin \varphi <0 \\ \end{align} \right.$ chọn φ = - π/2 suy ra x = 4cos(2πt - π/2)cm.
Vật dao động điều hòa có phương trình: $ x=A\text{cos(}\omega \text{t+}\varphi \text{)(cm)} $
Trong đó A là biên độ dao động, $ \omega $ là tần số góc và $ \varphi $ là pha ban đầu
Mà $ A=12cm,\varphi =\dfrac{\pi }{4},\omega =\pi ra\text{d}/s $ nên phương trình dao động có dạng: $ x=12\text{cos(}\pi \text{t+}\dfrac{\pi }{4}\text{)(cm)} $
Phương trình dao động của vật: $ x=4 sin(2\pi \text{t+}\dfrac{\pi }{6}\text{)(cm)} $
Phương trình biểu diễn gia tốc của chất điểm khi đó là: $ a=x''=-w^{2}x=-16{{\pi }^{2}}\text{sin(2}\pi \text{t+}\dfrac{\pi }{6}\text{)(cm/s)} $
Ta có phương trình dao động của chất điểm: $ x=A\sin \text{(}\omega \text{t)(cm)} $
Tại thời điểm t=0 thì $ x=A.\sin \text{0=0} $ và vận tốc $ v=A\omega .c\text{os0 = A}\omega \text{0} $
Tại thời điểm t = 0 vật đi qua vị trí cân bằng theo chiều dương
Phương trình biểu diễn một vật dao động điều hòa có dạng: $ x=Ac\text{os(}\omega \text{t+}\varphi ) $
$ \Rightarrow v=-A\omega sin(\omega t+\varphi )=A\omega co\text{s}(\omega t+\varphi +\dfrac{\pi }{2}) $
Đối chiếu phương trình bài cho ta được: $ \left\{ \begin{array}{l} & A\omega =4\pi \\ & \varphi +\dfrac{\pi }{2}=0 \end{array} \right. $ $ \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l} & A=2cm \\ & \varphi =\dfrac{-\pi }{2} \end{array} \right. $
Tại thời điểm t = 0 ta có $ \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l} & {{x}_{0}}=2c\text{os(2}\pi \text{.0+}\dfrac{\pi }{2})=0 \\ & {{v}_{0}}=4\pi c\text{os(2}\pi \text{.0)=4}\pi \end{array} \right. $
Gốc thời gian được chọn khi vật ở $ x=0,v=4\pi $
Một chất điểm dao động điều hòa trên trục Ox có phương trình $ x=A\text{cos(}\omega \text{t+}\varphi \text{)(cm)} $
Phương trình biểu diễn gia tốc tốc chất điểm khi đó là: $ a=x''=-A{{\omega }^{2}}\text{cos(}\omega \text{t+}\varphi \text{)(cm/}{{\text{s}}^{2}}\text{)} $
Vì $ v=x' $ nên $ x=\int{v}=\int{\omega Ac\text{os(}\omega \text{t)dt = A}\text{.sin(}\omega \text{t)}} $
Một chất điểm dao động điều hòa trên trục Ox có phương trình $ x=A\text{cos(}\omega \text{t+}\varphi \text{)(cm)} $
Phương trình biểu diễn gia tốc khi đó là: $ a=x''=-A{{\omega }^{2}}\text{cos(}\omega \text{t+}\varphi \text{)(cm/}{{\text{s}}^{2}}\text{)=-}{{\omega }^{2}}\text{x} $
Khi vật ở vị trí biên thì $ x=\pm A $ gia tốc chất điểm khi đó là: $ a=\pm {{\omega }^{2}}A(cm/{{s}^{2}}) $
Độ lớn của gia tốc $ {{\omega }^{2}}A $
Vật dao động điều hòa có phương trình: $ x=A\text{cos(}\omega \text{t+}\varphi \text{)(cm)} $
Trong đó A là biên độ dao động, $ \omega $ là tần số góc và $ \varphi $ là pha ban đầu
Mà $ A=5cm,\varphi =0 $ nên phương trình dao động có dạng: $ x=5\text{cos(}\omega \text{t)(cm)} $
Vật dao động điều hòa có phương trình: $ x=A\text{cos(}\omega \text{t+}\varphi \text{)(cm)} $
Trong đó A là biên độ dao động, $ \omega $ là tần số góc và $ \varphi $ là pha ban đầu
Mà $ A=2cm,\varphi =\dfrac{\pi }{6},\omega =10ra\text{d}/s $ nên phương trình dao động có dạng: $ x=2\text{cos(10t+}\dfrac{\pi }{6}\text{)(cm)} $
Cách 1: Phương trình dao động của vật: $ x=6\text{sin(2}\pi \text{t)(cm)} $
Phương trình biểu diễn vận tốc khi đó là: $ v=x'=12\pi c\text{os(2}\pi \text{t)(cm/s)} $
Cách 2:
Phương trình dao động của vật: $x=6\sin \left( 2\pi t \right)=6\cos \left( 2\pi t-\dfrac{\pi }{2} \right)$
Phương trình biểu diễn vận tốc khi đó là:
$v=x'=-6.2\pi .\sin \left( 2\pi t-\dfrac{\pi }{2} \right)=-12\pi \sin \left( 2\pi t-\dfrac{\pi }{2} \right)=12\pi \sin \left( -12\pi t+\dfrac{\pi }{2} \right)=12\pi \cos \left( 12\pi t \right)$
Một chất điểm dao động điều hòa trên trục Ox có phương trình $ x=A\text{cos(}\omega \text{t+}\varphi \text{)(cm)} $
Phương trình biểu diễn vận tốc khi đó là: $ v=x'=-A\omega \sin \text{(}\omega \text{t+}\varphi \text{)(cm/s)} $