LT suy luan chuong II

- Dao động duy trì xảy ra dưới tác dụng của ngoại lực nhưng ngoại lực ở đây đã được điều khiển bằng cách bù đắp năng lượng bởi chính hệ dao động ấy thong qua cơ cấu truyền năng lượng t[r]

MỘT SỐ CÂU HỎI CĨ TÍNH SUY LUẬN. Câu Nhận xét pha dao động v x; a x:

 x A sin( t)( )m

 v A c os( t ) A.sin( t 2)( / )m s 

     

    

. 

2 .sin( ) .sin( )( / )2 a x A t  A t  m s Nhận xét:

 v x; a v đại lượng vuông pha  a x hai đại lượng ngược pha

Câu So sánh dao động tuần hồn dao động điều hịa.  Giống nhau:

- Đều có lặp lại khoảng thời gian - Hai đao động có chu kỳ, tần số

 Khác nhau:

- Dao động điều hịa mơ tả đinh luật hình sin có quỹ đạo ln đường thẳng, dao động tuần hồn khơng thiết phải cần điều kiện

- Dao động điều hịa tập dao động tuần hồn, dao động tuần hoàn lại tập dao động nói chung

Câu a) Các đặc điểm của:  Dao động tự do :

- là dao động mà chu kỳ(tần số) phụ thuộc đặc tính bên hệ dao động khơng phụ thuộc yếu tố bên ngồi( T lắc lò xo phụ thuộc vào m,k; T lắc đơn phụ thuộc vào g,l)

 Dao động tắt dần : dao động có biên độ giảm dần theo thời gian

 Nguyên nhân: Trong thực tế vật dao động môi trường xác định nên chịu tác dụng ma sát mơi trường Do phải thực công để thắng ma sát nên lượng hệ giảm dần làm cho biên độ giảm dần cuối vật dừng lại vị trí cân

 Đặc điểm:

- Lực ma sát nhỏ dao động tắt dần chậm Ví dụ: lắc đao động khơng khí - Lực ma sát lớn dao động tắt dần nhanh Ví dụ: lắc dao động nước

- Lực ma sát q lớn lắc gần khơng dao động Ví dụ: lắc dao động nhớt - Dao động tắt dần khơng có tính điều hịa

Chú ý:

- Nếu lực cản mơi trường nhỏ tắt dần diễn chậm gọi dao động tắt dần chậm Dao động tắt dần chậm

thì coi gần dao động điều hịa có tần số góc  0 km chu kì riêng T0 2 mk  Khắc phục:

- Muốn trì dao động, ta tác dụng lên hệ ngoại lực biến thiên tuần hoàn cung cấp lượng phù hợp để bù đắp vào phần lượng tiêu hao ma sát không cần tác dụng ngoại lực

 Biện pháp kỹ thuật làm dao động khung xe ô tô chóng tắt:

- Khi ô tô bị xóc lị xo giảm xóc bị nén hay dãn Để làm cho dao động khung xe ơtơ chóng tắt qua chỗ bị xóc người ta dùng thiết bị gồm piston chuyển động theo chiều thẳng đứng xylanh chứa đầy dầu nhớt Piston(Pít-tơng) gắn với khung xe, xylanh gắn với trục bánh xe Khi khung xe dao động lị xo giảm xóc piston dao động xylanh nhờ dầu nhớt dao động khung xe chóng tắt

 Dao động trì : Dao động có biên độ khơng thay đổi theo thời gian gợi dao động trì cịn gọi tự dao động

 Ngun tắc trì dao động:

- Cung cấp thêm lượng cho vật dao động tắt dần để bù đắp phần lượng tiêu hao ma sát nhưng khơng làm thay đổi chu kì riêng

- Phải tác dụng vào lắc lực tuần hồn điều khiển có tần số f tần số riêng f0 lắc có chiều chiều với chiều chuyển động vật

Chú ý :

- Dao động trì trường hợp đưa võng Cứ sau lần dao động võng lại đến vị trí cố định lại xa, xa người nằm võng cần đẩy nhẹ( tác dụng lực) vào vật cố định làm cho võng xa nhanh

- Biện pháp kỹ thuật để trì dao động lắc đồng hồ: Là lên dây cót đồng hồ Khi lên dây cót ta cung cấp đàn hồi cho lắc Sau lắc đạt tới biên độ sau nửa chu kỳ cót dãn chút phần truyền cho lắc nhờ cấu truyền lượng thích hợp

 Dao động cưỡng bức :

- dao động tác dụng lực cưỡng biến thiên tuần hoàn F = F0 sin(.t) với Fo biên độ ngoại lực f tần số ngoại lực khác với f0 tần số riêng ngoại lực.

 Đặc điểm: - Có tính điều hịa

- Có tần số tần số ngoại lực

- Có biên độ phụ thuộc chênh lệch tần số f lực cưỡng tần số dao động riêng f0 hệ dao động

Chú ý:

- Trong thời gian t ngắn, dao động hệ dao động phức tạp tổng hợp dao động riêng

hệ dao động ngoại lực

- Sau thời gian t, dao động riêng tắt hẳn hệ dao động với tần số ngoại lực f Đó dao động cưỡng

bức

b) So sánh:

 Dao động cưỡng dao động tự do :

 Giống nhau: đều có tính tuần hồn (dao động điều hòa)

 Khác nhau: Chu kỳ tần số dao động cưỡng phụ thuộc ngoại lực tác dụng dao động tự khơng

 Dao động cưỡng dao động trì :  Giống nhau:

- Duy trì dao động lâu nhờ bù lượng (để thắng lực ma sát) - Dao động xảy tác dụng ngoại lực

- Dao động cưỡng có cộng hưởng giống với dao động trì  Khác nhau:

- Dao động cưỡng xảy tác dụng ngoại lực tuần hoàn.Ngoại lực tuần hoàn độc lập hệ Sau giaiđoạn chuyển tiếp t dao động cưỡng có tần số với tần số ngoại lực.

- Dao động trì xảy tác dụng ngoại lực ngoại lực điều khiển cách bù đắp lượng hệ dao động thong qua cấu truyền lượng thích hợp để có tần số f với tần số f0 dao động tự hệ

Câu Trong dao động điều hòa:

 Tần số góc : phụ thuộc vào đặc tính hệ hay yếu tố bên hệ(CLLX: m,k; CLĐ: g,l)  Biên độ A: phụ thuộc vào cách mà ta kích thích cho hệ dao động

 Pha ban đầu : phụ thuộc vào gốc thời gian hay thời điểm ban đầu mà ta chọn

Chú ý : Nếu cố định đại lượng A, ,  là số.

Câu Trong trường hợp lắc lò xo dao động điều hịa chu kì lắc số Câu

 Biểu thức tính động năng:

2 2 2

2 2

1 1 cos 2( )

( )

2 2

1

(2 )

4

t

E m v m A c t m A

m A m A c t

 

   

   

 

 

     

 

  

ñ os

os

 Nhận xét: ta thấy tần số góc động 'gấp hai lần tần số góc vận tốc ( ' 2 ) nên chu kỳ động T' nửa chu kỳ vận tốc T(T'T2)

b) Li độ lắc dao động điều hịa có chu kỳ hay khơng?  Phương trình li độ: x A sin( t))( )m

 Biểu thức tính năng:

2 2 2 2 2

1

.sin ( )

2

1

(2 )

4

t

E m x m A t

m A m A c t

   

   

  

  os 

 Nhận xét: ta thấy tần số góc 'gấp hai lần tần số góc vận tốc ( ' 2 ) nên chu kỳ T' nửa chu kỳ vận tốc T(T'T2)

Chú ý : Eđ , Et biến đổi điều hòa tần số ngược pha nhau.

 Đồ thị biễu diễn biến thiên li độ x; vận tốc v; gia tốc a theo thời gian

Câu 7.Những yếu tố ảnh hưởng đến chu kỳ dao động lắc đơn.  Chu kỳ thay đổi theo chiều dài(theo nhiệt độ): l l0(1 )t  Chu kỳ thay đổi theo độ cao h:

2

h

R

g g

R h

 

  



 

 Chu kỳ lắc đơn không phụ thuộc vào khối lượng m. Câu So sánh dao động điều hòa lắc đơn lắc lò xo.

 Giống nhau:

- Quỹ đạo dao động đường thẳng

- Đều dao động tự nên chu kỳ phụ thuộc vào yếu tố bên hệ - Năng lượng ( Cơ năng) bảo toàn

 Khác nhau:

- Tần số góc khác Đối với lắc lị xo   km phụ thuộc vào hệ kín ( lò xo vật),

đối với lắc đơn

g l  

chỉ phụ thuộc vào g l

- Khi không ma sát dao động lắc lị xo dao động điều hòa, dao động lắc đơn gần dao động điều hòa biên độ nhỏ

- Khi  0 100thì chu kỳ lắc đơn không phụ thuộc biên độ, mà phụ thuộc độ lớn gia tốc trọng lực g Tại vị trí cố định trái đất g không đổi, dao động lắc đơn coi dao động tự

- Thế lắc lò xo đàn hồi

2 2

1

2

t

E  k x  m x

lắc đơn dao động

với biên độ nhỏ trọng lực

2

t

E mgh m s Câu Cộng hưởng cơ:

 Định nghĩa: Sự cộng hưởng tượng biên độ dao động cưỡng bức tăng đột ngột đến giá trị cực đại tần số lực cưỡng f xấp xỉ tần số riêng f0 hệ dao động Acb m ax  f f0

 Đặc điểm: Biên độ dao động cưỡng phụ thuộc vào sức cản(ma sát) mơi trường

 Thí dụ cộng hưởng:

 Cộng hưởng có lợi:

- Một em nhỏ đưa võng cho người lớn lên cao Nếu em tác dụng lên võng ngoại lực có tẩn số f gần tần số riêng f0 võng, nghĩa lực kéo tay “ăn nhịp” với nhịp đong đưa võng, sau thời gian, biên độ dao động võng lớn Nếu muốn dừng sức để đẩy võng lần lên cao vậy, em nhỏ không làm

 Cộng hưởng có hại:

- Chiếc cầu, bệ máy, khung xe, hệ thống dao động có tần số riêng Nếu để chúng dao động cưỡng với vật dao động khác đặt lên chúng (ví dụ: máy phát điện lớn), chúng rung lên mạnh bị gãy

Câu 10 Độ lệch pha hai dao động tần số:

 Xét hai dao động tần số có pha dao động là: .t1 và.t2

 Định nghĩa: Độ lệch pha  hai dao động hiệu số pha dao động chúng  12 Độ lệch pha dùng làm đại lượng đặc trưng cho khác hai dao động tần số

 Ý nghĩa:

- Nếu   12 0 dao động nhanh pha dao động ngược lại - Nếu   12 0 dao động chậm pha so với dao động ngược lại

- Nếu   2k (với k =0,1, 2) hai dao động pha (Cùng qua vị trí theo hướng) Chú ý: Nếu xét thời gian hai dao động lệch khoảng thời giant n T với n=0,1,2… - Nếu   (2k1) (với k =0,1, 2) hai dao động ngược pha (Cùng qua vị trí theo hai hướng khác )

Chú ý: Nếu xét thời gian hai dao động lệch khoảng thời giantn1 2 T với n=0,1,2…