- Dao động duy trì + Dao động duy trì có biên độ không đổi theo th ời gian + Cách duy trì : Tác dụng một ngoại lực cùng chiều với chiều chuyển động của vật dao động trong từng phần của c[r]
(1)Chủ đề dao động tắt dần – tợng cộng hởng i «n tËplý thuyÕt Tãn t¾t lý thuyÕt - Dao động tự do: là dao động mà chu kỳ dao động vật phụ thuộc vào các đặc tính hệ - Dao động tắt dần + Dao động tắt dần là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian + Nguyên nhân: ma sát, lực cản môi trường mà giảm nên biên độ giảm Ma sát càng lớn thì tắt dần càng nhanh + Ứng dụng : Thiết bị đóng cửa tự động hay giảm xóc - Dao động trì + Dao động trì có biên độ không đổi theo th ời gian + Cách trì : Tác dụng ngoại lực cùng chiều với chiều chuyển động vật dao động phần chu kì để bù lại phần lượng tiêu hao ma sát mà không làm thay đổi chu kì dao động riêng nó, đó vật dao động với chu kì chu kì dao động riêng nó - Dao động cưỡng bức: + Dao động cưỡng là dao động mà hệ chịu thêm tác dụng ngoại lực biến thiên tuần hoàn F=F 0cost + Ban đầu tác dụng ngoại lực thì hệ dao động với tần số dao động riêng f o vật + Sau dao động hệ ổn định (thời gian từ lúc tác dụng lực đến hệ có dao động ổn định gọi là giai đoạn chuyển tiếp) thì dao động hệ là dao động điều hoà 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) và mối quan hệ tần số dao động riêng vật f0 và tần số f dao động ngoại lực ( |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 thì biên độ dao động cưỡng đạt giá trị cực đại * Phân biệt Dao động cưỡng và 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 Dao động trì + Ngoại lực là bất kỳ, độc lập với vật + Lực điều khiển chính dao động qua + Sau giai đoạn chuyển tiếp thì dao động cưỡng cấu nào đó có tần số tần số f ngoại lực + Dao động với tần số đúng tần số dao động + Biên độ hệ phụ thuộc vào F0 và |f – f0| 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 Dao động trì + Ngoại lực độc lập bên ngoài + Ngoại lực điều khiển chính dao động + Năng lượng hệ nhận chu kì dao qua cấu nào đó động công ngoại lực truyền cho lớn + Năng lượng hệ nhận chu kì dao lượng mà hệ tiêu hao ma sát chu kì đó động công ngoại lực truyền cho đúng lượng mà hệ tiêu hao ma sát chu kì đó C©u hái tr¾c nghiÖm Câu Dao động tự là dao động có A chu kỳ không phụ thuộc vào yếu tố bên ngoài Các chủ đề vật lý 12 biªn so¹n : Ph¹m hµ tuyªn_GTC (2) B chu kỳ phụ thuộc vào đặc tính hệ C chu kỳ không phụ thuộc vào đặc tính hệ và yếu tố bên ngoài D chu kỳ phụ thuộc vào đặc tính hệ và không phụ thuộc vào yếu tố bên ngoài Câu Phát biểu nào sau đây là đúng ? A Trong dao động tắt dần, phần đã biến thành nhiệt B Trong dao động tắt dần, phần đã biến thành hóa C Trong dao động tắt dần, phần đã biến thành điện D Trong dao động tắt dần, phần đã biến thành quang Câu Dao động tắt dần là dao động có A Biên độ giảm dần ma sát B chu kỳ tăng tỉ lệ với thời gian C ma sát cực đại C tần số giảm dần theo thời gian Câu Dao động tắt dần là dao động có A biên độ giảm dần ma sát B vận tốc giảm dần theo thời gian C chu kỳ giảm dần theo thời gian D tần số giảm dần theo thời gian Câu Phát biểu nào sau đây là đúng ? A Dao động trì là dao động tắt dần mà người ta làm lực cản moi trường vật dao động B Dao động trì là dao động tắt dần mà người ta đã tác dụng ngoại lực biến đổi điều hòa theo thời gian vào vật dao động C Dao động trì là dao động tắt dần mà người ta đã tác dụng ngoại lực vào vật dao động cùng chiều với chiều chuyển động phần chu kỳ D Dao động trì là dao động tắt dần mà người ta đã kích thích lại dao động sau dao động bị tắt dần Câu Dao động trì là là dao động tắt dần mà người ta đã: A kích thích lại dao động sau dao động đã bị tắt hẳn B tác dụng vào vật ngoại lực biến đổi điều hòa theo thời gian C cung cấp cho vật lượng đúng lượng vật sau chu kỳ D làm lực cản môi trường chuyển động đó Câu Nhận xét nào sau đây là không đúng ? A Dao động tắt dần càng nhanh lực cản môi trường càng lớn B Dao động trì có chu kỳ chu kỳ dao động riêng lắc C Dao động cưỡng có tần số tần số lực cưỡng D Biên độ dao động cưỡng không phụ thuộc vào tần số lực cưỡng Câu Phát biểu nào sau đây là không đúng ? A Biên độ dao động riêng phụ thuộc vào cách kích thích ban đầu để tạo nên dao động B Biên độ dao động tắt dần giảm dần theo thời gian C Biên độ dao động trì phụ thuộc vào phần lượng cung cấp thêm cho dao động chu kỳ D Biên độ dao động cưỡng phụ thuộc vào biên độ lực cưỡng Câu Người đánh đu là A dao động tự B dao động trì C Dao động cưỡng cộng hưỡng D Không phải là ba dao động trên Câu Chọn phát biểu đúng.Biên độ dao động cưỡng không phụ thuộc A pha ban đầu ngoại lực tuần hoàn tác dụng lên vật C biên độ ngoại lực tuần hoàn tác dụng lên vật B tần số ngoại lực tuần hoàn tác dụng lên vật D hệ số lực cản (của ma sát nhớt) tác dụng lên vật dao động Câu 10 Phát biểu nào sau đây không đúng ? A Tần số dao động cưỡng luôn tần số dao động riêng B Tần số dao động cưỡng tần số lực cưỡng C Chu kỳ dao động cưỡng không chu kỳ dao động riêng D Chu kỳ dao động cưỡng chu kỳ dao động riêng Câu 11 Biên độ dao động cưỡng không phụ thuộc vào: A tần số ngoại lực tuần hòan tác dụng lên vật B biên độ ngoại lực tuần hòan tác dụng lên vật C.độ chênh lệch tần số cưỡng và tần số dao động riêng hệ D pha ban đầu ngoại lực tuần hòan tác dụng lên vật Câu 12 Phát biểu nào sau đây là đúng ? A Hiện tượng cộng hưởng xảy với dao động điều hòa B Hiện tượng cộng hưởng xảy với dao động riêng Các chủ đề vật lý 12 biªn so¹n : Ph¹m hµ tuyªn_GTC (3) C Hiện tượng cộng hưởng xảy với dao động tắt dần D Hiện tượng cộng hưởng xảy với dao động cưỡng Câu 13 Phát biểu nào sau đây không đúng ? A Điều kiện để xảy cộng hưởng là tần số góc lực cưỡng tần số góc dao động riêng B Điều kiện để xảy cộng hưởng là tần số lực cưỡng tần số dao động riêng C Điều kiện để xảy cộng hưởng là chu kỳ lực cưỡng chu kỳ dao động riêng D Điều kiện để xảy cộng hưởng là biên độ lực cưỡng biên độ dao động riêng ii ph©n lo¹i bµi tËp Loại Dao động tắt dần A A' 1 A - Phần trăm biên độ giảm sau chu kỳ : A W W W ' FC S - Độ giảm đến dừng lại: W W' 1 1 W m A2 ;W ' m A '2 W víi 2 - PhÇn tr¨m n¨ng lîng gi¶m sau mçi chu kú : W VÝ dô : Một lắc dao động tắt dần chậm, sau chu kỳ biên độ giảm 3% Phần lượng lắc bị một,năm dao động toàn phần là bao nhiêu ? Một lò xo nhẹ độ cứng k = 300N/m, đầu cố định, đầu gắn Câu nhỏ khối lượng m = 0,15kg Quả Câu có thể trượt trên dây kim loại căng ngang trùng với trục lò xo và xuyên tâm Câu Kéo Câu khỏi vị trí cân cm thả cho Câu dao động Do ma sát Câu dao động tắt dần chậm Sau 200 dao động thì Câu dừng lại,lấy g=10m/s2 a Xây dựng công thức tính độ giảm biên độ N chu kỳ b Tính hệ số ma sát μ c Tính quãng đường đến dừng lại và tốc độ trung bình thời gian đó HD : - Gọi A1 là biên độ dao động sau nửa chu kỳ đầu, A2 là biên độ dao động sau nửa chu kỳ - Xột nửa chu kỳ đầu : Biên độ giảm từ A xuống A1 2F 1 KA2 KA12 Fms ( A1 A) K ( A A1 ) 2 Fms A A1 ms K Wt - Wt (1) = - AFms => - Xột nửa chu kỳ : Biên độ giảm từ A1 xuống A2 2F 1 KA12 KA22 Fms ( A2 A1 ) K ( A1 A2 ) 2Fms A1 A2 ms K Wt(1) - Wt (2) = - AFms => - Xột chu kỳ : Biên độ giảm từ A xuống A2 Wt - Wt (2) = (Wt - Wt(1)) + (Wt (1) - Wt(1)) = (A – A1) + (A1 – A2 ) = A – A2 => A = A – A2 - Độ giảm biên độ N chu kỳ : Biên độ giảm từ A xuống AN => A = A – AN N - Khi dừng lại AN=0 số chu kỳ : S N Fms K Fms K K A K A Fms Fms =200 => = 0,005 và W Fms S mgS W A2 S v mg g = 8m , tốc độ trung bình N T = 28,5 cm/s Lo¹i HiÖn tîng céng hëng - Khi céng hëng f = f0 hay T = T0 - Khi dao động mạnh thì v = S/t = S/T Ví dụ : Một xe gắn máy chạy trên đờng lát gạch, cách khoảng 9m trên đờng lại có rãnh nhỏ Chu kì dao động riêng khung xe máy trên lò xo giảm xóc là 1,5s Hỏi với vận tốc bao nhiêu thì xe bị xóc mạnh HD : Xe m¸y bÞ xãc m¹nh nhÊt f0 = f T T0 mµ T = s/v suy v = s/T = 9/1,5 = 6(m/s) = 21,6(km/h) Bµi tËp vËn dông Câu Cơ dao động tắt dần giảm 5% sau chu kỳ Sau chu kỳ biên độ giảm Các chủ đề vật lý 12 biªn so¹n : Ph¹m hµ tuyªn_GTC (4) A 5% B 2,5% C 10% D 2,24% Câu Một lắc dao động tắt dần, chu kỳ biên độ giảm 2% so vói lợng còn lại Sau chu kỳ, so với lợng ban ®Çu, n¨ng lîng cßn l¹i cña l¾c lµ A 74,4% B 18,47% C 25,6% D.81,7% Câu Một lắc lò xo bố trí theo phơng ngang, vật nặng 100g, lò xo có độ cứng 160 N/m, lấy g = 10m/s2 Khi lắc cân ngời ta truyền cho nó vận tốc m/s để nó dao động Do vật và mặt nằm ngang có ma sát, hẹ số ma sát 0,01 nên sau thời gian vật dừng lại Tốc độ trung bình suốt quá trình dao động là A 63,7 cm/s B 34,6 cm/s C 72,8 cm/s D 54,3 cm/s Câu Một xe chạy trên đờng gạch, trên đờng 15m lại có rãnh nhỏ, Biết chu kỳ riêng khung xe trên lò xo gi¶m xãc lµ 1,5s VËn tèc xe b»ng bao nhiªu th× x xãc m¹nh nhÊt A 54km/h B 27km/h C 34km/h D 36km/h Câu Một ngời xách xô nớc trên đờng, bớc đợc 50cm Chu kì dao động nớc xô là 1s Ngời đó víi vËn tèc nµo th× níc x« bÞ s¸nh nhiÒu nhÊt A 1,8km/h B 2,8km/h C 1,2km/h D 18 km/h C©u Một lắc dài 44 cm treo vào trần toa xe lửa Con lắc bị kích động bánh xe toa xe gặp chỗ nối đường ray Hỏi tàu chạy thẳng với tốc độ bao nhiêu thì biên độ dao động lắc lớn ? Cho biết chiều dài đường ray là 12,5 m Lấy g=9,8 m/ s2 A 10,7 km/h B 34 km/h C 106 km/h D 45 km/h Các chủ đề vật lý 12 biªn so¹n : Ph¹m hµ tuyªn_GTC (5)