slide bài giảng vật lí 12 tiết 01 dao động điều hòa

Chương 1: DAO ĐỘNG CƠ BÀI 1: DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA Dao động Phương trình dao động điều hòa Chu Kỳ, tần số , tần số góc dao động điều hịa Vận tốc gia tốc dao động điều hòa Đồ thị dao động điều hịa Ví dụ dao động điều hịa-Chuyển động Pittơng xi lanh Ví dụ dao động điều hịa-Chuyển động Pittơng xi lanh 1.Dao động a Thế dao động ? • Dao động chuyển động qua lại vị trí cân xác định lặp lặp lại nhiều lần • Ví dụ cành đung đưa trước gió, thuyền nhấp nhơ chổ neo b Dao động tuần hoàn * Dao động tuần hoàn dao động sau khoảng thời gian xác định vật lặp lại trạng thái cũ 2.Phương trình dao động điều hịa a.Ví dụ: Xét chất điểm M chuyển động đường tròn tâm O, + bán kính A, vận tốc góc ω t=0 vật vị trí Mo, xác Mt định góc ϕ t M0 ω Ở thời điểm t, vật ϕ x vị trí Mt , xác định o P C góc (ωt +ϕ ) Hình chiếu Mt xuống trục Ox 0P có toạ độ x: x = OP = OM cosOM P t t · ⇔ x= Acos (ωt+ϕ ) vì hàm cos hàm điều hịa nên hình chiếu P + hàm điều hịa Mt Kết Luận: Hình chiếu chất điểm o ωt ϕ chuyển động tròn lên trục nằm mặt phẳng quỹ đạo dao động điều hòa P M0 x C b Định nghĩa: Dao động điều hịa dao động li độ vật hàm cosin (hay sin) thời gian x=Acos(ωt+φ) c Phương Trình dao động điều hịa Phương trình dao động điều hịa có dạng x=Acos(ωt+φ) Trong đó: x: li độ: vị trí vật so với gốc tọa độ A: Biên độ dao động:là giá trị cực đại li độ (ωt+φ) (rad) pha dao động thời điểm t φ pha ban đầu -A O +A x 3.Chu Kỳ, tàn số, tần số góc dao động điều hòa a Chu kỳ T(s)là khoảng thời gian vật thực dao động toàn phần b Tần số f(Hz) số dao động toàn phần vật thực s f=1/T c Tần số góc: 2π ω= = 2π f T Vận tốc gia tốc dao động điều hòa a Vận tốc đạo hàm li độ theo thời gian Vận tốc: v=x’= -ωAsin(ωt+φ) =ωAcos(ωt+φ+ π/2) • Vận tốc biến thiên điều hòa tần số với li độ nhanh pha góc π/2 • Ở VT biên: x = ±A⇒ v = • Ở CVCB x=0 vận tốc có độ lớn cực đại v = Aω b Gia tốc Gia tốc đạo hàm vận tốc theo thời gian Gia tốc: a=x”=v’= -ω2Acos(ωt+φ)=-ω2x •Gia tốc biến thiên tần số sớm vận tốc góc π/2, ngược pha so với li độ •Ở vị trí Cân x=0  a=0 •Ở vị trí biên x = ± A a có độ lớn cực đại Đồ thị biểu diễn phụ thuộc x vào thời gian đường hình sin Cũng cố Là dao động sau thời gian T(s) vật trở trạng thái cũ { Trạng thái cũ vị trí cũ chiều chuyển động } I-Dao động tuần hoàn ? Các đại lượng đặc trưng ? II-Phương trình Động lực học dao dộng điều hòa ? +Chu kỳ T thời gian thực dao động tồn phần hay chu trình Có nghiệm + Tần số f(hz) =1/T số chu trình thực 1(s) hàm điều Lực kéo € hòa: Con lắc lò xo  F = mx" = −kkx x=Acos(ωt+φ)  ↔ x"+ω x =  k = Const ω = m  Phương trình Động học III-Dao động điều hịa ? Có phải dao động tuần hồn khơng ? Vì: xt=xt+T với T=2π/ω hay f= ω/2π Vậy: Dđđh dao động tuần hồn Tần số góc 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 IV-Các phương pháp biểu diễn DĐĐH ? +Dùng đồ thị (x,t) dạng sin +Biểu diễn vetơ quay Hình minh họa ! x, v, a biến đổi điều hòa tần số f III-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) 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  x = A cos ϕ  t = 0v > → cos ϕ < → ϕ v < → cos ϕ >  Điều kiện ban đầu V-Lập phương trình dao động điều hòa dựa vào Các yếu tố nào? Dựa vào tính tuần hồn hay đặc tính hệ dao động ω VI-Đặc điểm lắc lò xo treo thẳng đứng ? φ Sự kích thích dao động A ω = 2πf = +Chu kỳ (Tại VTCB) A = xCĐ l vCĐ aCĐ v2 =| xCT |= = = = x + 2 ω ω ω 2π k = T m k∆l = mg → T = 2π +Vận tốc trung bình chu kỳ +Tốc độ trung bình vtb=s/t +Tốc độ trung bình chu kỳ vtb=4A/T ∆l g VII-Các vấn đề cần lưu ý ! FCĐ = k (∆l + A)  +Khi A>Δl : chu kỳ lò xo giản,nén lần Nén từ -Δl  -A Giản từ -Δl  A Dựa vào hình vẽthời Gian nén, giãn ! +Lực đàn hồi ( Khác với lực kéo về) 0 ↔ A ≥ ∆l FCT =  k (∆l − A) ↔ A < ∆l +Chiều dài lò xo  lmin = l0 + ∆l − A  lmax = l0 + ∆l + A  (l + l ) lCB = max  +Quãng đường vật T/2 2A +Quãng đường vật thời gian t ? Phân tích: t=nT/2+Δt với 0