Dao động cưỡng - cộng hưởng TÓM TẮT LÝ THUYẾT Dao động cưỡng bức: A Khái niệm: Dao động cưỡng dao động mà hệ chịu thêm tác dụng ngoại lực biến thiên tuần hồn có biểu thức F=F0sin(ωt) B Đặc điểm x - Ban đầu tác dụng ngoại lực hệ dao động với tần số dao động riêng f0 t vật O - Sau dao động hệ ổn định (thời gian từ lúc tác dụng lực đến hệ Giai đoạn ổn định có dao động ổn định gọi giai đoạn chuyển tiếp) dao động hệ dao động điều hồ có tần số tần số ngoại lực - Biên độ dao động hệ phụ thuộc vào biên độ dao động ngoại lực (tỉ lệ với biên độ ngoại lực mối quan hệ tần số dao động riêng vật f0 tần số f dao động ngoại lực (hay |f - f0|) Đồ thị dao động hình vẽ: Hiện tượng cộng hưởng: Nếu tần số ngoại lực (f) với tần số riêng (f 0) vật biên độ dao động cưỡng đạt giá trị cực đại, tượng gọi tượng cộng hưởng Phân biệt Dao động cưỡng dao động trì A Dao động cưỡng với dao động trì: • Giống nhau: - Đều xảy tác dụng ngoại lực - Dao động cưỡng cộng hưởng có tần số tần số riêng vật • Khác nhau: * Dao động cưỡng - Ngoại lực bất kỳ, độc lập với vật - Sau giai đoạn chuyển tiếp dao động cưỡng có tần số tần số f ngoại lực - Biên độ hệ phụ thuộc vào F0 |f – f0| * Dao động trì - Lực điều khiển dao động qua cấu - Dao động với tần số tần số dao động riêng f0 vật - Biên độ không thay đổi B Cộng hưởng với dao động trì: • Giống nhau: Cả hai điều chỉnh để tần số ngoại lực với tần số dao động tự hệ • Khác nhau: * Cộng hưởng - Ngoại lực độc lập bên - Năng lượng hệ nhận chu kì dao động cơng ngoại lực truyền cho lớn lượng mà hệ tiêu hao ma sát chu kì http://tuyensinh247.com/ * Dao động trì - Ngoại lực điều khiển dao động qua cấu - Năng lượng hệ nhận chu kì dao động cơng ngoại lực truyền cho lượng mà hệ tiêu hao ma sát chu kì 1.Các Ví dụ: Ví dụ 1: Một lắc lò xo gồm viên bi nhỏ khối lượng m lò xo khối lượng khơng đáng kể có độ cứng 160 N/m Con lắc dao động cưởng tác dụng ngoại lực tuần hoàn có tần số f Biết biên độ ngoại lực tuần hồn khơng đổi Khi thay đổi f biên độ dao động viên bi thay đổi f = 2 Hz biên độ dao động viên bi đạt cực đại Tính khối lượng viên bi Giải: Biên độ dao động cưởng đạt cực đại tần số lực cưởng tần số riêng lắc: f = f0 = 2 k k m = 2 = 0,1 kg = 100 g m 4 f Ví dụ 2: Một tàu hỏa chạy đường ray, cách khoảng 6,4 m đường ray lại có rãnh nhỏ chổ nối ray Chu kì dao động riêng khung tàu lò xo giảm xóc 1,6 s Tàu bị xóc mạnh chạy với tốc độ bao nhiêu? Giải: Tàu bị xóc mạnh chu kì kích thích ngoại lực chu kỳ riêng khung tàu: T = T0 = L L v = = m/s = 14,4 km/h v T0 Ví dụ 3: Một người xách xô nước đường, bước 50cm Chu kỳ dao động riêng nước xơ 1s Nước xơ bị sóng sánh mạnh người với tốc độ bao nhiêu? Giải: Nước xơ bị sóng sánh mạnh xảy tượng cộng hưởng, chu kỳ dao động người với chu kỳ dao động riêng nước xô T = 1(s).Tốc độ ngườilà: Ví dụ 4: Con lắc lò xo gồm vật nặng khối lượng m=100g lò xo nhẹ có độ cứng k =1N/cm Tác dụng ngoại lực cưỡng biến thiên điều hòa biên độ F0 tần số f1 =6Hz biên độ dao động A1 Nếu giữ nguyên biên độ F0 mà tăng tần số ngoại lực đến f2 =7Hz biên độ dao động A2 So sánh A1 A2: A A1 > A2 B Chưa đủ điều kiện để kết luận C A1 = A2 D A2 > A1 Giải: + Tần số dao động riêng lắc: f0 = 2 k Hz ta có: m + Giữ nguyên biên độ F0 Biên độ dao động cưỡng phụ thuộc vào f – f0 f1 – f0 =1< f2 – f0 =2 f1 gần f0 nên A1 > A2.Chọn A http://tuyensinh247.com/ 2.Trắc nghiệm: Câu 1: Phát biểu sau sai nói dao động học? A Hiện tượng cộng hưởng xảy tần số ngoại lực điều hoà tần số dao động riêng hệ B Biên độ dao động cưỡng hệ học xảy tượng cộng hưởng (sự cộng hưởng) không phụ thuộc vào lực cản môi trường C Tần số dao động cưỡng hệ học tần số ngoại lực điều hoà tác dụng lên hệ D Tần số dao động tự hệ học tần số dao động riêng hệ Câu 2: Khi xảy tượng cộng hưởng vật tiếp tục dao động A với tần số tần số dao động riêng B mà không chịu ngoại lực tác dụng C với tần số lớn tần số dao động riêng D với tần số nhỏ tần số dao động riêng Câu 3: Nhận định sau sai nói dao động học tắt dần? A Dao động tắt dần có động giảm dần biến thiên điều hòa B Dao động tắt dần dao động có biên độ giảm dần theo thời gian C Lực ma sát lớn dao động tắt nhanh D Trong dao động tắt dần, giảm dần theo thời gian Câu 4: Khi nói hệ dao động cưỡng giai đoạn ổn định, phát biểu sai? A Tần số hệ dao động cưỡng tần số ngoại lực cưỡng B Tần số hệ dao động cưỡng tần số dao động riêng hệ C Biên độ hệ dao động cưỡng phụ thuộc vào tần số ngoại lực cưỡng D Biên độ hệ dao động cưỡng phụ thuộc biên độ ngoại lực cưỡng Câu 5: Phát biểu sau nói dao động tắt dần? A Dao động tắt dần có biên độ giảm dần theo thời gian B Cơ vật dao động tắt dần không đổi theo thời gian C Lực cản môi trường tác dụng lên vật sinh công dương D Dao động tắt dần dao động chịu tác dụng nội lực Câu 6: Khi nói dao động cưỡng bức, phát biểu sau đúng? A Dao động lắc đồng hồ dao động cưỡng B Biên độ dao động cưỡng biên độ lực cưỡng C Dao động cưỡng có biên độ khơng đổi có tần số tần số lực cưỡng D Dao động cưỡng có tần số nhỏ tần số lực cưỡng Câu 7: Lực kéo tác dụng lên chất điểm dao động điều hòa có độ lớn A tỉ lệ với độ lớn li độ ln hướng vị trí cân B tỉ lệ với bình phương biên độ C khơng đổi hướng thay đổi D hướng không đổi http://tuyensinh247.com/ Câu 8: Một vật dao động tắt dần có đại lượng giảm liên tục theo thời gian A biên độ gia tốc B li độ tốc độ C biên độ lượng D biên độ tốc độ Câu 9: Vật dao động tắt dần có A pha dao động ln giảm dần theo thời gian B li độ giảm dần theo thời gian C giảm dần theo thời gian D giảm dần theo thời gian Câu 10: Khi xảy tượng cộng hưởng A vật dao động với tần số lớn tần số dao động riêng B vật dao động với tần số nhỏ tần số dao động riêng C ngoại lực không tác dụng lên vật D lượng dao động vật đạt giá trị lớn Câu 11: Một người xách xô nước đường, bước dài 45cm Chu kì dao động riêng nước xô 0,3s Để nước xô bị dao động mạnh người phải với tốc độ A 3,6m/s B 4,2km/s C 4,8km/h D 5,4km/h Câu 12 Một người xách xô nước đường, bước dài 50cm, thực 1s Chu kì dao động riêng nước xơ 1s Người với tốc độ nước sóng sánh mạnh nhất? A 1,5 km/h B 2,8 km/h C 1,2 km/h D 1,8 km/h Câu 13 Một ván bắc qua mương có tần số dao động riêng 0,5Hz Một người qua ván với bước 12 giây ván bị rung lên mạnh nhất? A bước B bước C bước D bước Câu 14 Một lắc lò xo gồm vật m=1kg, k=40N/m, treo trần toa tàu, chiều dài ray dài 12,5m, chổ nối hai ray có khe nhỏ Tàu chạy với vận tốc lắc dao động mạnh nhất? Lấy 2 = 10 A 12,56m/s B 500m/s C 40m/s D 12,5m/s Câu 15: Con lắc lò xo gồm vật nhỏ có khối lượng m = 100 g, lò xo có độ cứng k dao động cưỡng tác dụng ngoại lực biến thiên tuần hoàn Khi tần số ngoại lực f1 = Hz biên độ ổn định lắc A1 Khi tần số ngoại lực f2 = Hz biên độ ổn định lắc A2 = A1 Lấy pi2 = 10 Độ cứng lò xo A k = 200 (N/m) B k = 20 (N/m) C k = 100 (N/m) D k = 10 (N/m) Giải: Biên độ cộng hưởng đỉnh tăng từ A1 đến ACH giảm xuống A2 Nên tần số riêng hệ nằm khoảng từ: 3Hz 7Hz Nên k giải nằm khoảng 36N/m đến 196 N/m Chọn K nằm phạm vi 100 N/m http://tuyensinh247.com/ ... Dao động tắt dần dao động chịu tác dụng nội lực Câu 6: Khi nói dao động cưỡng bức, phát biểu sau đúng? A Dao động lắc đồng hồ dao động cưỡng B Biên độ dao động cưỡng biên độ lực cưỡng C Dao động. .. Khi nói hệ dao động cưỡng giai đoạn ổn định, phát biểu sai? A Tần số hệ dao động cưỡng tần số ngoại lực cưỡng B Tần số hệ dao động cưỡng tần số dao động riêng hệ C Biên độ hệ dao động cưỡng phụ... Phát biểu sau sai nói dao động học? A Hiện tượng cộng hưởng xảy tần số ngoại lực điều hoà tần số dao động riêng hệ B Biên độ dao động cưỡng hệ học xảy tượng cộng hưởng (sự cộng hưởng) không phụ thuộc