Bài 1.40 trang 17

1. Nội dung câu hỏi 
Trong phân tử hydrochloric acid (HCl), nguyên tử clorine (Cl) và nguyên tử hydrogen (H) có thể được coi là kết nối với nhau giống như có một lò xo nối giữa chúng. Vì khối lượng của nguyên tử clorine lớn hơn nhiều so với khối lượng của nguyên tử hydrogen nên có thể coi gần đúng là nguyên tử clorine đứng yên còn nguyên tử hydrogen dao động điều hòa quanh một vị trí cân bằng.

Hình 1.18 biểu diễn thế năng tương tác giữa hai nguyên tử trong phân tử HCl. Dựa vào đồ thị hãy xác định tần số dao động của nguyên tử hydrogen. Biết rằng khối lượng của nguyên tử hydrogen là 1,67.10^–27 kg.

2. Phương pháp giải
Vận dụng kiến thức đã học về các đại lượng trong dao động điều hòa.
- Biên độ dao động $A=\frac{S}{2}$ với S là quỹ đạo chuyển động của vật.
- Cơ năng dao động: $\mathrm{W}=\mathrm{W}_{t \max }=\frac{1}{2} k A^2$
- Tần số dao động: $f=\frac{1}{2 \pi} \sqrt{\frac{k}{m}}$

3. Lời giải chi tiết
Biên độ dao động của nguyên tử H là: $A=\frac{0,17-0,09}{2}=0,04 \mathrm{~nm}$
Cơ năng của nguyên tử H là: $\mathrm{W}=\mathrm{W}_{t \max }=\frac{1}{2} k A^2=4 \cdot 10^{-19} \mathrm{~J}$
$\Rightarrow k=\frac{2 W_{t \max }}{A^2}=\frac{2.4 \cdot 10^{-19}}{\left(0,04 \cdot 10^{-9}\right)^2}=500 \mathrm{~N} / \mathrm{m}$
$=>$ Tần số $\mathrm{f}$ của nguyên tử $\mathrm{H}$ là: $f=\frac{1}{2 \pi} \sqrt{\frac{k}{m}}=\frac{1}{2 \pi} \sqrt{\frac{500}{1,67.10^{-27}}}=8,7.10^{13} \mathrm{~Hz}$