Bài giảng bài dao động điều hòa vật lý 12 (4)

BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ MÔN VẬT LÝ LỚP 12 slide.tailieu.vn I DAO ĐỘNG CƠ Thế dao động cơ? • Là chuyển động có giới hạn không gian, lặp lặp lại nhiều lần quanh vị trí cân Dao động tuần hoàn • Là dao động mà sau khoảng thời gian (chu kì), vật trở lại vị trí cũ theo hướng cũ slide.tailieu.vn II.Phương trình dao động điều hòa 1.Ví dụ: - Xét chất điểm M chuyển động tròn đường tròn tâm O, bán kính A, vận tốc góc   - Gọi P hình chiếu M lên Ox - Ban đầu vật vị trí Mo xác định Mt góc  M0 - Ở thời điểm t, vật vị trí M , xác  x định góc (t + ) o P P1 C Tọa độ x = OP điểm P có phương trình: x  A cos( t   ) slide.tailieu.vn Chuyển động tròn dao động điều hoà: 12 Mt X’ A O C X slide.tailieu.vn Định nghĩa dao động điều hòa: Dao động điều hòa dao động mà li độ vật mô tả định luật dạng cosin (hay sin) thời gian 3.PT dao động điều hòa đại lượng đặc trưng: Phương trình ĐDĐH: x = Acos(t + ) A -A -A O +A x slide.tailieu.vn Phương trình: Phương trình dao động điều hòa x  A cos( t   ) Trong đĩ x : Li độ dao động (m, cm…): tọa độ vật thời điểm t A: Biên độ dao động, độ lệch cực đại so với VTCB (gốc 0) xmax ( A > 0) (m, cm…) : Tần số góc (rad/s) ( > 0) t + : Pha dao động (rad) cho biết trạng thái dđ vật thời điểm t : Pha ban đầu, dương âm (rad) cho biết trạng thái vật thời điểm t = (ban đầu) ||  slide.tailieu.vn III CHU KỲ TẦN SỐ TẦN SỐ GÓC CỦA DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA Chu kì tần số - Chu kì (T) khoảng thời gian để vật thực dao động toàn phần Đơn vị (s) - Tần số (f) số dao động toàn phần thực giây Đơn vị Héc (Hz) - Tần số đại lượng nghịch đảo chu kì f  Tần số góc - Trong dao động điều hoà  gọi tần số góc Đơn vị rad/s 2   2f T  f   T 2 T 2 T  f  slide.tailieu.vn IV VẬN TỐC VÀ GIA TỐC TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA 1.Vận tốc (v): Là đạo hàm li độ x theo thời gian: v = x’ = -Asin(t +)= Acos(t + + /2) Vận tốc đạt giá trị: + cực đại vmax = A khi: |-sin(t +) | = suy cos(t +) = hay x = trùng VTCB + vmin = sin(t +) = suy cos(t +) = nên x =  A (vị trí biên) Gia tốc(a):Là đạo hàm vận tốc nên: a = x’’ = - 2x Vì amax = 2A x = A ; amin = x = slide.tailieu.vn VI ĐỒ THỊ TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA t T/4 T/2 x A -A v -A a -A2 A2 3T/4 T A A 0 -A2 x  A cos( t   ) x A O -A A v = x’ = -Asin(t +) = Acos(t + + /2) T/2 3T/4 T t v O t -A A2 a = x’’ = - 2x T/4 O a t -A2 slide.tailieu.vn * So sánh dao động điều hòa dđ tuần hoàn: - Ta thấy dđ tuần hoàn dđ có đặc điểm: xt = xt+T Nhận xét: DĐ điều hòa DĐ tuần hoàn dao động tuần hoàn không hoàn toàn dđđh * Độ lệch pha dao động điều hòa tần số : x1 = Acos(t + 1); x2 = Acos(t + 2);  = (t + 2) - (t + 1) = 2 - 1 ‫٭‬Nếu  = 2 - 1 > ta nói dđ(2) nhanh pha dđ(1) góc  dđ(1) trễ pha dđ(2) góc  ‫٭‬Nếu  =2k ( = 0): ta nói dđ pha với  = : dđ ngược pha  = /2: dđ vuông pha slide.tailieu.vn Là dao động sau thời gian T(s) vật trở trạng thái cũ { Trạng thái cũ vị trí cũ chiều chuyển động } +Chu kỳ T thời gian thực dao động toàn phần hay chu trình II-Phương trình +Tần số f(hz) =1/T số chu trình thực 1(s) Động lực học dao dộng điều hòa ? Con lắc lò xo Lực kéo € k Có nghiệm hàm điều hòa: x=Acos(ωt+φ)  F  mx"  kx   x "   x0  k  Const   m  Tần số góc Phương trình Động học slide.tailieu.vn III-Dao động điều hòa ? Có phải dao động tuần hoàn không ? Vì: xt=xt+T với T=2π/ω hay f= ω/2π Vậy: Dđđh dao động tuần hoàn Dao động có phương trình mà vế phải mô tả hàm sin hay cosin theo thời gian: x=Acos(ωt+φ) với A>0,ω,φ số (ωt+φ): Pha dao động ; φ: Pha ban đầu A=xCĐ =|xCT|>0 : Biên độ dao động +Dùng đồ thị (x,t) dạng sin +Biểu diễn vetơ quay Hình minh họa ! x, v, a biến đổi điều hòa tần số f v nhanh pha x góc π/2 a ngược pha với x xCĐ=A; vCĐ= ωA ; aCĐ= ω2A Tại VTCB: x=0; a=0; vCĐ vCT Tại vị trí biên: v=0; aCĐ aCT xC Đ xCT slide.tailieu.vn V-Vận tốc Gia tốc ? Nhận xét ? Li độ : x=Acos(ωt+φ) Vận tốc: v=x’=-ωAcos(ωt+φ+ π/2) Gia tốc: a=x”=v’= -ω2Acos(ωt+φ)=-ω2x Lưu ý : sin(ωt+φ)=cos(ωt+φ+π/2) -cos(ωt+φ)= cos(ωt+φ+π) slide.tailieu.vn V-Lập phương trình dao động điều hòa dựa vào Các yếu tố nào?  x  A cos  t  0v   cos    v   cos   Điều kiện ban đầu φ Sự kích thích dao độngA l vCĐ aCĐ v A  xCĐ | xCT |    x  2    Dựa vào tính tuần hoàn hay đặc tính hệ dao động ω 2   2f   T k m slide.tailieu.vn VI-Đặc điểm lắc lò xo treo thẳng đứng ? +Chu kỳ (Tại VTCB) l kl  mg  T  2 g FCĐ  k ( l  A) +Lực đàn hồi ( Khác với lực kéo về) +Chiều dài lò xo FCT 0  A  l    k ( l  A)  A  l  l m in  l0  l  A  l m ax  l0  l  A  (l m in  l m ax ) lC B   +Khi A>Δl : chu kỳ lò xo giản,nén lần Nén từ -Δl  -A ;Giản từ -Δl  A Dựa vào hình vẽthờiGian nén, giãn ! slide.tailieu.vn slide.tailieu.vn [...]... m  Tần số góc Phương trình Động học slide.tailieu.vn III -Dao động điều hòa ? Có phải là dao động tuần hoàn không ? Vì: xt=xt+T với T=2π/ω hay f= ω/2π Vậy: Dđđh là dao động tuần hoàn Dao động có phương trình mà vế phải được mô tả bằng hàm sin hay cosin theo thời gian: x=Acos(ωt+φ) với A>0,ω,φ là 3 hằng số (ωt+φ): Pha dao động ; φ: Pha ban đầu A=xCĐ =|xCT|>0 : Biên độ dao động +Dùng đồ thị (x,t) dạng...Là dao động sau một thời gian T(s) thì vật trở về trạng thái cũ { Trạng thái cũ là cùng vị trí cũ và cùng chiều chuyển động } +Chu kỳ T là thời gian thực hiện một dao động toàn phần hay một chu trình II-Phương trình +Tần số f(hz) =1/T là số chu trình thực hiện trong 1(s) Động lực học của dao dộng điều hòa ? Con lắc lò xo Lực kéo về € k Có nghiệm là một hàm điều hòa: x=Acos(ωt+φ) ... sin(ωt+φ)=cos(ωt+φ+π/2) -cos(ωt+φ)= cos(ωt+φ+π) slide.tailieu.vn V-Lập phương trình dao động điều hòa dựa vào Các yếu tố nào?  x  A cos  t  0v  0  cos  0   v  0  cos  0  Điều kiện ban đầu φ Sự kích thích dao động A 2 l vCĐ aCĐ v 2 A  xCĐ | xCT |   2  x  2 2    Dựa vào tính tuần hoàn hay đặc tính của hệ dao động ω 2   2f   T k m slide.tailieu.vn VI-Đặc điểm của con lắc lò... gian: x=Acos(ωt+φ) với A>0,ω,φ là 3 hằng số (ωt+φ): Pha dao động ; φ: Pha ban đầu A=xCĐ =|xCT|>0 : Biên độ dao động +Dùng đồ thị (x,t) dạng sin +Biểu diễn bằng vetơ quay Hình minh họa ! x, v, a biến đổi điều hòa cùng tần số f nhưng v nhanh pha hơn x góc π/2 a ngược pha với x xCĐ=A; vCĐ= ωA ; aCĐ= ω2A Tại VTCB: x=0; a=0; vCĐ hoặc vCT Tại vị trí biên: v=0; aCĐ hoặc aCT xC Đ hoặc xCT slide.tailieu.vn V-Vận ... O C X slide.tailieu.vn Định nghĩa dao động điều hòa: Dao động điều hòa dao động mà li độ vật mô tả định luật dạng cosin (hay sin) thời gian 3.PT dao động điều hòa đại lượng đặc trưng: Phương trình... sánh dao động điều hòa dđ tuần hoàn: - Ta thấy dđ tuần hoàn dđ có đặc điểm: xt = xt+T Nhận xét: DĐ điều hòa DĐ tuần hoàn dao động tuần hoàn không hoàn toàn dđđh * Độ lệch pha dao động điều hòa. ..I DAO ĐỘNG CƠ Thế dao động cơ? • Là chuyển động có giới hạn không gian, lặp lặp lại nhiều lần quanh vị trí cân Dao động tuần hoàn • Là dao động mà sau khoảng thời gian (chu kì), vật trở