Bài 4. Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức

I./Dao động tắt dần II./Dao động duy trì III./ Dao động cưỡng bức IV./Hiện tượng cộng hưởng - Khi không có ma sát con lắc dao động điều hoà với tần số riêng (fo). Gọi là tần số riêng vì nó chỉ phụ thuộc vào các đặc tính của con lắc. Các em hảy quan sát ? 1. Thế nào là dao động tắt dần ? DAO ÑOÄNG TAÉT DAÀN Taét daàn Là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian. Nguyên nhân nào gây ra dao động tắt dần? Hiện tượng tắt dần phụ thuộc yếu tố nào? o x t c) Nhớt a) o x t Không khí o x b) t Nước Nhìn vào các đồ thò em hãy cho biết sự tắt dần của con lắc trong các trường hợp như thế nào ? a) o x t Không khí 1. Thế nào là dao động tắt dần ? 2. Giải thích - Do lực cản của môi trường làm cơ năng của con lắc chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác. Vì thế làm biên độ của con lắc giảm dần và cuối cùng dừng lại. 3. Ứng dụng (Sgk) Nguyên nhân nào gây ra dao động tắt dần? Hiện tượng tắt dần phụ thuộc yếu tố nào? o x t c) Nhớt a) o x t Không khí o x b) t Nước Nhìn vào các đồ thò em hãy cho biết sự tắt dần của con lắc trong các trường hợp như thế nào ? a) o x t Không khí [...]... gọi là dao động cưỡng bức 1 Thế nào là dao động cưỡng bức? 2 Ví dụ (Sgk) 3 Đặc điểm - Dao động cưỡng bức có biên độ khơng đổi và có tần số bằng tần số của lực cưỡng bức (f = fcb) - Biên độ của dao động cưỡng bức khơng chỉ phụ thuộc vào biên độ của lực cưỡng bức mà còn phụ thuộc vào chênh lệch giữa tần số của lực cưỡng bức và tần số riêng của hệ Khi fcb càng gần fo thì biên độ dao động cưỡng bức càng... dao động của nó được duy trì Dao động được duy trì mà không cần tác dụng của ngoại lực được gọi là sự tự dao động Hệ bao gồm: Vật dao động, nguồn năng lượng, và cơ cấu truyền năng lượng gọi là hệ tự dao động Dao động cưỡng bức: tần số là tần số ngoại lực, : DAO ĐỘNG TẮT DẦN VÀ DAO ĐỘNG CƯỢNG BỨC Tắt dần Cưỡng bức  1 Thế nào là dao động cưỡng bức? - Dao động chịu tác dụng của một ngoại lực cưỡng bức. .. động tắt dần là do? a.biên độ dao động giảm dần b.lực ma sát và lực cản của khơng khí c.dao động khơng còn là dao động điều hòa d.có ngoại lực tuần hồn tác dụng vào hệ ƠN TẬP 3.Điều kiện để có dao động cưỡng bức? a.Có ngoại lực tác dụng vào hệ dao động b.Biên động dao động thay đổi c.Có ngoại lực tuần hồn tác dụng vào hệ d.Do có lực ma sát tác dụng vào hệ Bài: DAO ĐỘNG TẮT DẦN VÀ DAO ĐỘNG CƯỢNG BỨC... Cho con lắc A dao động ta đo được tần số của nó là f0 A B M L m F Hình a - Khi B dao động nó tác dụng lực cưỡng bức lên A làm A dao động M m Hình b - Dao động của A mạnh nhất khi tần số lực cưỡng bức (tần số ngoại lực) f bằng tần số riêng f0 của A (f=f 0) IV Hiện tượng cộng hưởng 1 Định nghĩa: - Hiện tượng biên độ Trong lịch sử giới xảy hai vụ sập cầu  Câu chuyện treo thứ hai xảy St Peterburg Câu chuyện xảyđiraqua Napoleon (Nga), đồn qn cầu lãnh lớn đạoNeva, qn Pháp đánh chiếm Tâybước Ban Nha Đồn sơng họ qn Napoleon phải qua cầu tượng tương tự xảy sắt bắc ngang qua bờ sơng Như thường lệ viên sĩ quan huy hơ vang lệnh: Một… hai … … hai … Các binh sĩ bước giậm chân mạnh theo lệnh Khi họ đến gần bờ sơng bên kia, nhiên có tiếng động to Ngay tức khắc, cầu bị gãy Tất binh sĩ sĩ quan rơi xuống nước, nhiều người bị chết đuối BÀI: DAO ĐỘNG TẮT DẦN VÀ DAO ĐỘNG CƯỢNG BỨC Không khí Nước Nhớt x x b) a) o o t Không khí Nươ ùc x c) o t t Nhớt + Dao động tắt dần dao động có biên độ, lượng giảm dần theo thời gian + Nguyên nhân gây dao động tắt dần ma sát, ma sát lớn dao động tắt dần nhanh + Dao động tắt dần có trường hợp có lợi mà có trường hợp có hại Tuỳ theo trường hợp cụ thể Làm để dao động khơng bị tắt dần? 5) Dao động trì Dao động trì mà không cần tác dụng ngoại lực gọi tự dao động Hệ bao gồm: Vật dao động, nguồn lượng, cấu truyền lượng gọi hệ tự dao động Dao động cưỡng bức: tần số tần số ngoại lực, biên độ phụ thuộc ngoại lực Sự tự dao động: biên độ tần số giống vật dao đôïng tự 2 Dao động cưỡng + Loại bỏ ma sát, cách thực triệt để + Tác dụng ngoại lực (lực cưỡng bức) biến thiên tuần hoàn, cách áp dụng phổ biến - Tăng ma sát lắc A ta thấy : + Khi cho B dao động với tần số f Lực cưỡng tác dụng có tần số f + Hiện tượng cộng hưởng xãy f = f0 với biên độ nhỏ cộng hưởng lúc đầu nhiều Vậy tượng cộng hưởng phụ thuộc vào yếu tố ? Hiện tượng cộng hưởng phụ thuộc vào ma sát 4) Ứng dụng khắc phục tượng cộng hưởng + Trường hợp có lợi: Một em bé đưa võng gây tượng cộng hưởng làm cho võng dao động mạnh + Trường hợp có hại : Mọi vật đàn hồi vật dao động cầu, bệ máy, khung xe… lí dao động cộng hưởng với vật khác dao động lên mạnh dễ gây nên tình trạng gãy, bể … Củng cố - Nguyên nhân gây dao động tắt dần Hiện tượng tắt dần phụ thuộc vào yếu tố - Thế dao động cưỡng Lực cưỡng nào? - Hiện tượng cộng hưởng xãy nào? Nó phụ thuộc vào yếu tố nào? - Hiện tưởng cộng hưởng có lợi hay có hại Lấy số thí dụ - Thế tự dao động? Hệ tự dao động gì? Phương pháp giải Độ giảm cơng lực ma sát ∆E = E – E’ = /Ams/ Điều kiện cộng hưởng f = f0 Trả lời câu hỏi đầu Dao động tắt dần a.Ln có hại b.Có biên độ khơng đổi theo thời gian c.Có biên độ giảm dần theo thời gian d.Ln có lợi Một người xách xơ nước đường, bước dài 45cm Chu kì dao động riêng nước xơ 0,3s Để nước xơ bị sóng sánh mạnh người phải với vận tốc bao nhiêu? a.3,6m/s b.4,2km/h c.4,8km/h d.5,4km/h Một lắc lò xo dao động tắt dần Cứ sau chu kì , biên độ giảm 3% Hỏi phần lượng dao động tồn phần bao nhiêu? a.3% b.9% c.4,5% d.6% Cm: Độ giảm biên độ sau chu kì tính cơng thức ∆A= 4µmg/k Một lắc lò xo gồm lò xo có độ cứng k = 100N/m, vật nặng có khối lượng m = 0,4kg dao động theo phương ngang Cho g = 10m/s2 Vật dao động có ma sát mặt phẳng ngang có hệ số ma sát µ = 5.10-3 Kéo vật khỏi vị trí cân cm thả khơng vận tốc đầu Độ giảm biên độ sau chu kì a.8.10-4cm b.6.10-4cm c.8.10-3cm d.6.10-3cm [...]...1 Thế nào là dao động cưỡng bức? 2 Ví dụ (Sgk) 3 Đặc điểm - Dao động cưỡng bức có biên độ không đổi và có tần số bằng tần số của lực cưỡng bức (f = fcb) - Biên độ của dao động cưỡng bức không chỉ phụ thuộc vào biên độ của lực cưỡng bức mà còn phụ thuộc vào chênh lệch giữa tần số của lực cưỡng bức và tần số riêng của hệ Khi fcb càng gần fo thì biên độ dao động cưỡng bức càng lớn Sự cộng... con lắc A dao động ta đo được tần số của nó là f0 A B M L m - Khi B dao động nó tác dụng lực cưỡng bức lên A làm A Hình ađộng dao F m Hình b M - Dao động của A mạnh nhất khi tần số lực cưỡng bức (tần số ngoại lực) f bằng tần số riêng f0 của A (f=f0) -Cho B dao động tần số f Thay đổi chiều dài của B để thay đổi f của nó IV Hiện tượng cộng hưởng 1 Định nghĩa: - Hiện tượng biên độ dao động cưỡng bức tăng... giá trị cực đại khi tần số f của lực cưỡng bức tiến đến bằng tần số riêng fo của hệ dao động gọi là hiện tượng cộng hưởng - Điều kiện fcb = fo B A 3.Sự cộng hưởng + Thí nghiệm: - Cho con lắc A dao động ta đo được tần số của nó là f0 A B M L m F Hình a - Khi B dao động nó tác dụng lực cưỡng bức lên A làm A dao động M m - Dao động của A mạnh nhất khi tần số lực cưỡng bức (tần số ngoại lực) f bằng tần số... F Hình a - Khi B dao động nó tác dụng lực cưỡng bức lên A làm A dao động M m - Dao động của A mạnh nhất khi tần số lực cưỡng bức (tần số ngoại lực) f bằng tần số riêng f0 của A (f=f0) Hình b -Cho B dao động tần số f Thay đổi chiều dài của B để thay đổi f của nó Dao động tắt dần - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - phone: 0948249333 Trang 1 BÀI 4: DAO ĐỘNG TẮT DẦN - DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC I.Hệ dao động: là hệ gồm vật dao động cùng với vật tác dụng lực kéo về lên vật dao động. Ví dụ: Vật nặng gắn vào lò xo có một đầu cố định (con lắc lò xo). II.Hệ dao động tự do (dao động riêng) Là hệ dao động dưới tác dụng của nội lực, sau khi hệ được cung cấp một năng lượng ban đầu. Mọi hệ dao động tự do đều dao động với tần số góc 0  (tần số góc riêng của hệ). III.Dao động tắt dần Là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian do ma sát với môi trường. Dao động tắt dần càng nhanh nếu lực cản của môi trường càng lớn. IV.Dao động duy trì -Dao động tắt dần được cung cấp thêm năng lượng mà không làm thay đổi chu kỳ riêng được gọi là dao động duy trì. Dao động duy trì xảy ra dưới tác dụng của ngoại lực. Ngoại lực được điều khiển để có tần số góc  bằng tần số góc  0 của dao động tự do. Ví dụ: Dao động duy trì của đồng hồ quả lắc. V.Dao động cưỡng bức. Cộng hưởng 1.Dao động cưỡng bức Một vật nặng đang đứng yên tại vị trí cân bằng, nếu ta tác dụng một ngoại lực   0 cos n luc F F t   (biến thiên điều hoà có tần số luc f ). Biết tần số số dao động riêng của hệ là 0 f , thì sau giai đoạn chuyển tiếp, hệ sẽ dao động điều hoà với tần số góc luc  của ngoại lực, dao động này được gọi là dao động cưỡng bức. Thực nghiệm chứng tỏ: -Dao động cưỡng bức là dao động điều hoà. -Tần số góc của dao động cưỡng bức bằng tần số góc dd luc ff của ngoại lực. -Biên độ dao động cưỡng bức tỉ lệ thuận với biên độ F 0 của ngoại lực và phụ thuộc vào sự chênh lệch tần số của ngoại lực và tần số dao động riêng của hệ 0luc ff . Khi 0luc ff thì biên độ của dao động cưỡng bức đạt giá trị cực đại và xảy ra hiện tượng cộng hưởng. 2.Cộng hưởng -Hiện tượng cộng hưởng là hiện tượng biên độ dao động A đạt đến giá trị cực đại. Điều kiện xảy ra hiện tượng cộng hưởng: 0 0 0luc luc luc f f T T       BÀI TOÁN Dạng 1. Bài toán liên quan đến hiện tượng cộng hưởng. I.Phương pháp. Dao động tắt dần - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - phone: 0948249333 Trang 2 -Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi chu kì dao động của lực cưỡng bức bằng chu kì dao động riêng của hệ: 0 0 0luc luc luc T T f f       với 0 00 2 12 22 luc luc S T v ml T f k g                   II.Bài tập. Bài 1: Một chiếc xe chạy trên con đường lát gạch, cứ 15m trên đường lại có một rãnh nhỏ. Biết chu kì dao động riêng của khung xe trên các lò xo giảm xóc là 1,5s. Hỏi vận tốc xe bằng bao nhiêu thì xe bị xóc mạnh nhất? A.54km/h B.27km/h C.34km/h D.36km/h Bài 2: Một con lắc đơn có độ dài 16cm được treo trong toa tàu ở ngay vị trí phía trên của trục bánh xe. Chiều dài mỗi thanh ray là 12m. Lấy 2 10 /g m s và 2 10   , coi tàu chuyển động thẳng đều. Con lắc sẽ dao động mạnh nhất khi vận tốc đoàn tàu là A.15m/s B.1,5cm/s C.1,5m/s D.15cm/s Bài 3. Một hành khách dùng dây cao su treo một chiếc ba lô trên trần một toa tàu, ngay phía trên một trục bánh xe của toa tàu. Khối lượng của ba lô là 16kg, hệ số đàn hồi của dây cao su là 900 /Nm , chiều dài mỗi thanh ray là 12,5m, ở chỗ nối giữa hai thanh ray có một khe hở nhiệt. Hỏi tàu phải chạy với tốc độ bao nhiêu thì ba lô dao động mạnh nhất? A.13m/s B.14m/s C.15m/s D.16m/s Bài 4. Một người đèo hai thùng nước ở phía sau xe đạp và đạp xe trên một con đường lát gạch. Cứ cách 3m, trên con đường lại có một rãnh nhỏ. Đối với người đó đi với tốc độ nào là không có lợi? Cho biết chu kì dao động riêng của nước trong thùng là 0,6s. A.13m/s B.14m/s C.5m/s D.6m/s Bài 5. Một con lắc đơn dài 0,3m được treo vào trần của một toa xe hỏa. Con lắc bị kích động mỗi khi bánh xe của toa xe hỏa gặp chỗ nối giữa các thanh ray. Biết chiều dài mỗi thanh ray là 12,5m và lấy gia tốc trọng trường 2 9,8 /g m s . Hỏi xe hỏa chạy với tốc độ bao nhiêu thì biên độ dao động của con lắc là lớn nhất? ... gây dao động tắt dần ma sát, ma sát lớn dao động tắt dần nhanh + Dao động tắt dần có trường hợp có lợi mà có trường hợp có hại Tuỳ theo trường hợp cụ thể Làm để dao động khơng bị tắt dần? 5) Dao. .. tắt dần? 5) Dao động trì Dao động trì mà không cần tác dụng ngoại lực gọi tự dao động Hệ bao gồm: Vật dao động, nguồn lượng, cấu truyền lượng gọi hệ tự dao động Dao động cưỡng bức: tần số tần...BÀI: DAO ĐỘNG TẮT DẦN VÀ DAO ĐỘNG CƯỢNG BỨC Không khí Nước Nhớt x x b) a) o o t Không khí Nươ ùc x c) o t t Nhớt + Dao động tắt dần dao động có biên độ, lượng giảm