CÁC LOẠI DAO động trong vật lý

CÁC LOẠI DAO ĐỘNG 1. Dao động tự do Dao động mà chu kì dao động của vật chỉ phụ thuộc các đặc tính của hệ dao động, không phụ thuộc các yếu tố bên ngoài được gọi là dao động tự do. Chu kì giao động tự do gọi là chu kì dao động riêng. Con lắc lò xo là một ví dụ vì chỉ phụ thuộc vào các đặc tính bên trong của hệ đó là k và m. không phụ thuộc vào các yếu tố nào bên ngoài. 2. Dao động tắt dần a. Định nghĩa Là dao động mà biên độ giảm dần theo thời gian. b. Nguyên nhân Do lực ma sát của môi trường lên cơ hệ. Lực này thực hiện công âm làm cơ năng của con lắc giảm dần. Ma sát càng lớn. dao động sẽ ngừng lại (tắt) càng nhanh. c. Chú ý khi làm bài tập Liên hệ giữa độ giảm cơ năng và độ giảm biên độ: chúng ta sẽ dùng công thức này đế giải các bài xuôi ngược cho nhanh. Các bài toán khác đòi hỏi hiểu rõ chuyển động: + Tính luôn x0=Fmsk=μmgk Một con lắc lò xo dao động tắt dần với biên độ lớn nhất A, hệ số ma sát µ. Độ giảm biên độ sau mỗi chu kỳ là:ΔA(T4) = x0; ΔA(T2) = 2x0; ΔA(T) = 4.x0 Vị trí cân bằng: Giới hạn giữa hai điểm O1 và O2 (Nếu vật dừng lại cũng chỉ ở giữa O1 và O2) Vận tốc cực đại: vmax = w.ATD Biên độ dao động tắt dần ATD = A ΔA + Một số câu hỏi khác (chỉ là gần đúng) Số chu kỳ dao động mà vật đi được cho tới khi tắt hẳn: N=A04.x0=kA04.μ.mg 3. Dao động duy trì a. Định nghĩa Là dao động có biên độ không đổi theo thời gian b. Nguvên tắc duy trì dao động Về nguyên tắc phải tác dụng vào con lắc một lực tuần hoàn với tần số bằng tần số riêng. Lực này phải nhỏ để không làm biến đổi tần số riêng của con lắc, cung cấp cho nó một năng lượng đúng bằng phần năng lượng tiêu hao sau mỗi nửa chu kì. 4. Dao động cưỡng bức a. Định nghĩa Dao động cưỡng bức Là dao động luôn chịu tác dụng của một ngoại lực biến thiên tuần hoàn, biểu thức lực có dạng F = F0cos(ωt + φ). b. Đặc điểm: Có 2 đặc điểm chính của dao động cưỡng bức Về tần số: Trong khoảng thời gian ban đầu nhỏ, dao động của vật là một dao động phức tạp vì đó là sự tổng hợp của dao động riêng và dao động do ngoại lực gây ra. Sau khoảng thời gian nhỏ này, dao động riêng bị tắt hẳn, chỉ còn lại dao động do tác dụng của ngoại lực gây ra, đó là dao động cưỡng bức, và dao động cưỡng bức này có tần số bằng tần số của lực cưỡng bức. Về biên độ: Dao động cưỡng bức có biên độ phụ thuộc vào F0, vào ma sát và đặc biệt phụ thuộc vào độ chênh lệch giữa tần số f của lực cưỡng bức và tần số riêng f0 của hệ. Nếu tần số f càng gần với tần số riêng f0 thì biên độ của dao động cưỡng bức càng tăng, và nếu f ≈ f0 thì xảy ra cộng hưởng. Chú ý: Dao động duy trì và dao động cưỡng bức có sự khác biệt như sau: + Về sự bù đắp năng lượng: Tự dao động: cung cấp một lần năng lượng, sau đó hệ tự bù đắp năng lượng từ từ cho con lắc. Dao động cưỡng bức: bù đắp năng lượng cho con lắc từ từ trong từng chu kì và do ngoại lực thực hiện thường xuyên. + Về tần số: Tự dao động: dao động duy trì theo tần số f0 của hệ. Dao động cưỡng bức: dao động duy trì theo tần số f của ngoại lực. c. Sự cộng hưởng Định nghĩa. Cộng hưởng là hiện tượng biên độ dao động cưỡng bức tăng nhanh đột ngột đến một giá trị cực đại khi tần số f của lực cưỡng bức bằng tần số riêng của f0 của hệ. Đặc điểm: Hiện tượng thể hiện rõ nét nếu lực cản của môi trường nhỏ. Ứng dụng của cộng hưởng: Cộng hưởng có lợi: Với một lực nhỏ có thế tạo dao động có biên độ lớn. Ví dụ một em nhỏ cần đưa võng cho người lớn, sức của em bé có hạn nên không thế đấy võng lên cao ngay được, nhưng nếu em bé đẩy võng bằng những xung nhịp mà tần số bằng tân số riêng của võng thì có thể đưa võng lên rất cao. Bản thân dây đàn phát ra âm rất nhỏ, nhờ bầu đàn đóng vai trò hộp cộng hưởng mà âm phát ra to hơn. Cộng hưởng có hại: Mọi vật đàn hồi đều là hệ dao động và đều có tần số riêng của nó. Đó có thế là chiếc cầu, bệ máy, khung xe, thành tàu, vv.... Nếu vì một lí do nào đó chúng dao động cộng hưởng với một vật dao động khác, điều này làm chúng rung lên rất mạnh và có thể bị gãy, đổ.

CÁC LOẠI DAO ĐỘNG vật lý Dao động tự Dao động mà chu kì dao động vật phụ thuộc đặc tính hệ dao động, khơng phụ thuộc yếu tố bên ngồi gọi dao động tự Chu kì giao động tự gọi chu kì dao động riêng Con lắc lò xo ví dụ phụ thuộc vào đặc tính bên hệ k m không phụ thuộc vào yếu tố bên Dao động tắt dần a Định nghĩa Là dao động mà biên độ giảm dần theo thời gian b Nguyên nhân Do lực ma sát môi trường lên hệ Lực thực công âm làm lắc giảm dần Ma sát lớn dao động ngừng lại (tắt) nhanh c Chú ý làm tập - Liên hệ độ giảm độ giảm biên độ: dùng công thức đế giải xuôi ngược cho nhanh - Các tốn khác đòi hỏi hiểu rõ chuyển động: + Tính ln x0=Fmsk=μmgkx0=Fmsk=μmgk Một lắc lò xo dao động tắt dần với biên độ lớn A, hệ số ma sát µ * Độ giảm biên độ sau chu kỳ là:ΔA(T/4) = x0; ΔA(T/2) = 2x0; ΔA(T) = 4.x0 * Vị trí cân bằng: Giới hạn hai điểm O1 O2 (Nếu vật dừng lại O1 O2) * Vận tốc cực đại: vmax = w.ATD * Biên độ dao động tắt dần ATD = A - ΔA + Một số câu hỏi khác (chỉ gần đúng) * Số chu kỳ dao động mà vật tắt hẳn: N=A04.x0=kA04.μ.mgA04.x0=kA04.μ.mg Dao động trì a Định nghĩa Là dao động có biên độ khơng đổi theo thời gian b Nguvên tắc trì dao động Về nguyên tắc phải tác dụng vào lắc lực tuần hoàn với tần số tần số riêng Lực phải nhỏ để không làm biến đổi tần số riêng lắc, cung cấp cho lượng phần lượng tiêu hao sau nửa chu kì Dao động cưỡng a Định nghĩa Dao động cưỡng Là dao động chịu tác dụng ngoại lực biến thiên tuần hoàn, biểu thức lực có dạng F = F0cos(ωt + φ) b Đặc điểm: Có đặc điểm dao động cưỡng * Về tần số: Trong khoảng thời gian ban đầu nhỏ, dao động vật dao động phức tạp tổng hợp dao động riêng dao động ngoại lực gây Sau khoảng thời gian nhỏ này, dao động riêng bị tắt hẳn, lại dao động tác dụng ngoại lực gây ra, dao động cưỡng bức, dao động cưỡng có tần số tần số lực cưỡng * Về biên độ: Dao động cưỡng có biên độ phụ thuộc vào F0, vào ma sát đặc biệt phụ thuộc vào độ chênh lệch tần số f lực cưỡng tần số riêng f0 hệ Nếu tần số f gần với tần số riêng f0 biên độ dao động cưỡng tăng, f ≈ f0 xảy cộng hưởng Chú ý: Dao động trì dao động cưỡng có khác biệt sau: + Về bù đắp lượng: - Tự dao động: cung cấp lần lượng, sau hệ tự bù đắp lượng từ từ cho lắc - Dao động cưỡng bức: bù đắp lượng cho lắc từ từ chu kì ngoại lực thực thường xuyên + Về tần số: - Tự dao động: dao động trì theo tần số f hệ - Dao động cưỡng bức: dao động trì theo tần số f ngoại lực c Sự cộng hưởng - Định nghĩa Cộng hưởng tượng biên độ dao động cưỡng tăng nhanh đột ngột đến giá trị cực đại tần số f lực cưỡng tần số riêng f hệ - Đặc điểm: Hiện tượng thể rõ nét lực cản môi trường nhỏ - Ứng dụng cộng hưởng: * Cộng hưởng có lợi: - Với lực nhỏ tạo dao động có biên độ lớn Ví dụ em nhỏ cần đưa võng cho người lớn, sức em bé có hạn nên không võng lên cao được, em bé đẩy võng xung nhịp mà tần số tân số riêng võng đưa võng lên cao - Bản thân dây đàn phát âm nhỏ, nhờ bầu đàn đóng vai trò hộp cộng hưởng mà âm phát to * Cộng hưởng có hại: Mọi vật đàn hồi hệ dao động có tần số riêng Đó cầu, bệ máy, khung xe, thành tàu, vv Nếu lí chúng dao động cộng hưởng với vật dao động khác, điều làm chúng rung lên mạnh bị gãy, đổ  ... tần số: Trong khoảng thời gian ban đầu nhỏ, dao động vật dao động phức tạp tổng hợp dao động riêng dao động ngoại lực gây Sau khoảng thời gian nhỏ này, dao động riêng bị tắt hẳn, lại dao động tác...* Số chu kỳ dao động mà vật tắt hẳn: N=A04.x0=kA04.μ.mgA04.x0=kA04.μ.mg Dao động trì a Định nghĩa Là dao động có biên độ khơng đổi theo thời gian b Nguvên tắc trì dao động Về nguyên tắc... độ dao động cưỡng tăng, f ≈ f0 xảy cộng hưởng Chú ý: Dao động trì dao động cưỡng có khác biệt sau: + Về bù đắp lượng: - Tự dao động: cung cấp lần lượng, sau hệ tự bù đắp lượng từ từ cho lắc - Dao