Bài giảng vật lý 12 bài 1 dao động điều hòa

Chu Kỳ, tần số , tần số góc trong dao động điều hòa.. I – DAO ĐỘNG CƠ:* Xét chuyển động mà vật chỉ chuyển động trong vùng không gian xác định, đi đi lại lại nhiều lần quanh VTCB.. * Xét

Bài 1 DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

BÀI GIẢNG VẬT LÝ 12_CB

GIÁO VIÊN: TRẦN VIẾT THẮNG

TRƯỜNG THPT CHU VĂN AN TN

Chương 1: DAO ĐỘNG CƠ

BÀI 1: DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

1 Dao động cơ

2 Phương trình dao động điều hòa

3 Chu Kỳ, tần số , tần số góc trong dao động điều hòa

4 Vận tốc và gia tốc trong dao động điều hòa

5 Đồ thị trong dao động điều hòa

I – DAO ĐỘNG CƠ:

* Xét chuyển động mà vật chỉ chuyển động trong

vùng không gian xác định, đi đi lại lại nhiều lần quanh VTCB

* Xét chuyển động mà cứ sau những khoảng thời gian bằng nhau vật lặp lại vị trí như cũ

I DAO ĐỘNG CƠ

1 Thế nào là dao động cơ?

Là chuyển động có giới hạn trong không gian, lặp đi lặp lại nhiều lần quanh một vị trí cân bằng.

2 Dao động tuần hoàn.

Là dao động mà sau những khoảng thời gian (ngắn nhất) bằng nhau, vật trở lại vị trí cũ theo hướng cũ.

x o



C

M0



Mt

t+

- Xét một chất điểm M chuyển động

tròn đều trên một đường tròn tâm O,

bán kính A, vận tốc góc 

Ví dụ:

- Gọi P là hình chiếu của M lên Ox

- Ban đầu vật ở vị trí Mo, xác định

bởi góc 

- Ở thời điểm t, vật ở vị trí M , xác

định bởi góc (t + )

P1 P

) cos(   

x

Tọa độ x = OP của điểm P có phương trình:

-A A x A

Dao động điều hòa là dao động mà li độ của vật được mô tả bằng định luật dạng cosin (hay sin) đối với thời gian.

PT dao động điều hòa và các đại lượng đặc trưng:

Phương trình dđđh: x = Acos( t + )

3 Phương trình: Phương trình của dao động điều hòa

) cos(   

x

x : Li độ dao động (m, cm…): tọa độ của vật ở thời điểm t A: Biên độ dao động, độ lệch cực đại so với VTCB (gốc 0)

là xmax ( A > 0) (m, cm…)

: Tần số góc (rad/s) ( > 0)

t + : Pha dao động (rad) cho biết trạng thái dđ của vật ở

thời điểm t

: Pha ban đầu, có thể dương hoặc âm (rad) cho biết trạng thái của vật ở thời điểm t = 0 (ban đầu) || 

Với:

III CHU KỲ, TẦN SỐ, TẦN SỐ GÓC

1 Chu kì và tần số

- Chu kì (T) là khoảng thời gian để vật thực hiện một dao động toàn phần Đơn vị là (s)

- Tần số (f) là số dao động toàn phần thực hiện được trong một giây Đơn vị là Héc (Hz)

- Tần số là đại lượng nghịch đảo của chu kì

2 Tần số góc

- Trong dao động điều hoà  gọi là tần số góc Đơn vị là rad/s

f

  2  2

T

1

2

f

T





   1  2 

f T

IV VẬN TỐC VÀ GIA TỐC TRONG DAO ĐỘNG

ĐIỀU HÒA

1.Vận tốc (v) là đạo hàm của li độ x theo thời gian:

v = x’ = -Asin(t +)= Acos(t + + /2)

Vận tốc đạt các giá trị:

+ cực đại vmax = A khi: |-sin(t +) | = 1

suy ra cos(t +) = 0 hay x = 0 trùng VTCB

+ vmin = 0 khi sin(t +) = 0

suy ra cos(t +) = 1 nên x =  A (vị trí biên)

2 Gia tốc (a) là đạo hàm của vận tốc nên:

a = x’’ = - 2x Vì vậy

amax = 2A khi x = A amin = 0 khi x = 0

V So sánh dao động điều hòa và dđ tuần hoàn:

- Ta thấy dđ tuần hoàn là dđ có đặc điểm:

xt = xt+T Nhận xét: DĐ điều hòa là DĐ tuần hoàn nhưng dao động tuần hoàn thì không hoàn toàn là dđđh

6 Độ lệch pha giữa 2 dao động điều hòa cùng tần số : :

x1 = Acos(t + 1); x2 = Acos(t + 2);

 = (t + 2) - (t + 1) = 2 - 1

Nếu  = 2 - 1 > 0 ta nói dđ(2) nhanh pha hơn dđ(1) góc  hoặc dđ(1) trễ pha hơn dđ(2) góc 

Nếu  =2k ( = 0): thì ta nói 2 dđ cùng pha với nhau

 = : 2 dđ ngược pha  = /2: 2 dđ vuông pha

VI ĐỒ THỊ TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

)

x

A

t 0

x

A



2

T

T

3 2

T

VI ĐỒ THỊ TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

) cos(   

x

A

t 0

x

A



2

T

T

3 2

T

t 0 T/4 T/2 3T/4 T

x A 0 -A 0 A

v 0 -A 0 A 0

a -A 2 0 A 2 0 A 2

v = x’ = -Asin(t +)= Acos(t + + /2)

VI ĐỒ THỊ TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

) cos(   

x

x

v

a

t t

t T

O O

O A

-A A

-A

-A 2

A 2

t 0 T/4 T/2 3T/4 T

x A 0 -A 0 A

v 0 -A 0 A 0

a -A 2 0 A 2 0 -A 2

v = x’ = -Asin(t +)

= Acos(t + + /2)

a = x’’ = -  2 x

2 32 2 52 3 7 4 2 2

2

9 5 1

1 6 132

v mi

n = 0

a m

ax =

A

2

0

a m

ax =

A

2



vmax

=A



A

min

= 0

-A O A

Li độ

Vận tốc

Gia tốc

Gia tốc

Vận tốc

Li

T

T

2

( r a d )

c o s

s i n

t ( s )



t

am

ax

am

ax

vm

ax

vm

ax

-A

A

O

Minh họa Đồng hồ

43 98765432

2 2 2

3

2

5

2

7 4

2

9 5 11 6 13

2



t 

v min = 0

a max = 2A

v min = 0

a max = 2A

vmax=A 

Amin=0

-A O A

Li độ

Vận tốc

Gia tốc

Gia tốc

Vận tốc

Li độ

T

T

T

2

(rad)

cos sin

t(s)



t

amax

amax

vmax

vmax

-A

A

O

Minh họa