Tổng hợp dao động và các bài toán liên quan I. Phương pháp Frexnen trong việc tổng hợp dao động Để tìm dao động tổng hợp của hai dao động cùng phương: x1 = A1cos(ωt + φ1) và x2 = A2cos(ωt + φ2) người ta biếu diễn các dao động x1, x2 trên bằng các véc tơ quay tương ứng. Khi quay thì hình bình hành OM1MM2 không biến dạng và quay với vận tốc ω. ⇒ Đầu mút véc tơ tổng chuyển động tròn đều với vận tốc ω. ⇒ Dao động tổng hợp sẽ dao động điều hòa nên có phương trình x = Acos(ωt + φ). Biên độ A và pha ban đầu φ của dao động tổng hợp được tính thông qua công thức: Lưu ý 1: Độ lệch pha giữa 2 dao động: Δφ : (ωt + φ1) (ωt + φ2) = φ1 φ2 Nếu φ1 φ2 > 0 thì dao động x1 được xem là sớm (nhanh) pha hơn dao động x2 hoặc dao động x2 trễ (chậm) pha so với dao động x1 Nếu 2 dao động thành phần cùng pha Δφ = 2k thì A = Amax = A1 + A2 ngược pha Δφ = (2k + 1 ) thì A = Amin = | A1 A2| ⇒ Trong mọi trường hợp, giá trị của A thuộc khoảng: |A1 A2| < A1 + A2 Lưu ý 2: Dùng máy tính cầm tay Casio fx 570 ES đế làm một số bài toán như: Cho các dao động thành phần x1, x2 , x2,... Tìm x tổng hợp. Cho dao động thành phần x1 và x tổng hợp. Tìm dao động thành phần còn lại. II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VỀ TỔNG HỢP DAO ĐỘNG Máy tính + Chuyển chế độ về số phức : MODE 2 + Nhập vecto : x = A.cos(ωt +φ) có 2 cách nhập Công thức : Chọn công thức : A→=A1−→+A2−→ ⇔A2=A21+A22+2.A1.A2.cos (A1−→;A→2) A→1=A→−A2−→ ⇔A21=A2+A22− 2.A2.A.cos (φ−φ2) Áp dụng khi làm bài toán ngược liên quan đi tìm pha Dựng vecto với những bài toán Bài toán 1: Bài toán cực trị của tổng hợp dao động Bài toán 2: Li độ của hai dao động thành phần và dao động tổng hợp tại cùng một thời điểm (Dùng vecto quay, hình chiều của vecto tại thời điểm t xuống trục ox là li độ tại thời điểm đó) III. BÀI TOÁN VỀ 2 DAO ĐỘNG: XÁC ĐỊNH KHOẢNG CÁCH VÀ ĐIỀU KIỆN GẶP NHAU 1. BÀI TOÁN KHOẢN CÁCH Khoảng cách giữa hai chất điểm Δx = x1 x2 = D0 cos (ωt+φ) (Làm như bài toán về tổng hợp dao động) Khoảng cách là d=|Δx| (sử lí tương tự như tổng hợp dao động) 2. BÀI TOÁN GẶP NHAU CỦA 2 DAO ĐỘNG : X1 = X2 + Nếu hai dao động cùng tần số: Lập biểu thức: d = x1 x2 = D0 cos (ωt+φ) Gặp nhau tức là d = 0 + Nếu hai dao động cùng biên độ khác tần số thì giải phương trình x1 = x2 A.cos (ω1.t + φ1) = A.cos(ω2.t + φ2) cos(ω1.t + φ1) = cos(ω2.t + φ2) + Nếu không rơi vào 2 trường hợp trên thì dùng giản đồ quay
Tổng hợp dao động toán liên quan I Phương pháp Frexnen việc tổng hợp dao động Để tìm dao động tổng hợp hai dao động phương: x1 = A1cos(ωt + φ1) x2 = A2cos(ωt + φ2) người ta biếu diễn dao động x1, x2 véc tơ quay tương ứng Khi quay hình bình hành OM1MM2 khơng biến dạng quay với vận tốc ω ⇒ Đầu mút véc tơ tổng chuyển động tròn với vận tốc ω ⇒ Dao động tổng hợp dao động điều hòa nên có phương trình x = Acos(ωt + φ) Biên độ A pha ban đầu φ dao động tổng hợp tính thơng qua cơng thức: Lưu ý 1: Độ lệch pha dao động: Δφ : (ωt + φ1) - (ωt + φ2) = φ1 - φ2 - Nếu φ1 - φ2 > dao động x1 xem sớm (nhanh) pha dao động x2 dao động x2 trễ (chậm) pha so với dao động x1 - Nếu dao động thành phần pha Δφ = 2k A = Amax = A1 + A2 ngược pha Δφ = (2k + ) A = Amin = | A1 - A2| ⇒ Trong trường hợp, giá trị A thuộc khoảng: |A1 - A2| < A1 + A2 Lưu ý 2: Dùng máy tính cầm tay Casio fx 570 - ES đế làm số toán như: - Cho dao động thành phần x1, x2 , x2, Tìm x tổng hợp - Cho dao động thành phần x1 x tổng hợp Tìm dao động thành phần lại II PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VỀ TỔNG HỢP DAO ĐỘNG - Máy tính + Chuyển chế độ số phức : MODE + Nhập vecto : x = A.cos(ωt +φ) có cách nhập - Công thức : Chọn công thức : A→=A1−→+A2−→ ⇔A2=A21+A22+2.A1.A2.cos (A1−→;A→2)A→=A1→+A2→ ⇔A2=A12+A 22+2.A1.A2.cos A1→;A→2 A→1=A→−A2−→ ⇔A21=A2+A22− 2.A2.A.cos (φ−φ2)A→1=A→A2→ ⇔A12=A2+A22- 2.A2.A.cos φ-φ2 • Áp dụng làm toán ngược liên quan tìm pha - Dựng vecto với tốn Bài toán 1: Bài toán cực trị tổng hợp dao động Bài toán 2: Li độ hai dao động thành phần dao động tổng hợp thời điểm (Dùng vecto quay, hình chiều vecto thời điểm t xuống trục ox li độ thời điểm đó) III BÀI TỐN VỀ DAO ĐỘNG: XÁC ĐỊNH KHOẢNG CÁCH VÀ ĐIỀU KIỆN GẶP NHAU BÀI TOÁN KHOẢN CÁCH Khoảng cách hai chất điểm Δx = x1- x2 = D0 cos (ωt+φ) (Làm toán tổng hợp dao động) Khoảng cách d=|Δx|d=∆x - (sử lí tương tự tổng hợp dao động) BÀI TOÁN GẶP NHAU CỦA DAO ĐỘNG : X = X + Nếu hai dao động tần số: • Lập biểu thức: d = x1- x2 = D0 cos (ωt+φ) • Gặp tức d = + Nếu hai dao động biên độ khác tần số giải phương trình x = x2 A.cos (ω1ω1.t + φ1φ1) = A.cos(ω2ω2.t + φ2φ2) cos(ω1ω1.t + φ1φ1) = cos(ω2ω2.t + φ2φ2) + Nếu khơng rơi vào trường hợp dùng giản đồ quay ... • Áp dụng làm tốn ngược liên quan tìm pha - Dựng vecto với toán Bài toán 1: Bài toán cực trị tổng hợp dao động Bài toán 2: Li độ hai dao động thành phần dao động tổng hợp thời điểm (Dùng vecto... đó) III BÀI TOÁN VỀ DAO ĐỘNG: XÁC ĐỊNH KHOẢNG CÁCH VÀ ĐIỀU KIỆN GẶP NHAU BÀI TOÁN KHOẢN CÁCH Khoảng cách hai chất điểm Δx = x1- x2 = D0 cos (ωt+φ) (Làm toán tổng hợp dao động) Khoảng cách d=|Δx|d=∆x... Cho dao động thành phần x1 x tổng hợp Tìm dao động thành phần lại II PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VỀ TỔNG HỢP DAO ĐỘNG - Máy tính + Chuyển chế độ số phức : MODE + Nhập vecto : x = A.cos(ωt +φ) có cách