Dao động điều hoà là dao động trong đó li độ của một vật là một hàm côsin (hay hàm sin) của thời gian.
Phương trình của dao động điều hoà có dạng:
x = Acos(wt + )
Trong đó, x là li độ, A là biên độ của dao động (là một số dương), là pha
ban đầu, w là tần số góc của dao động, (wt + ) là pha của dao động tại thời điểm t.
· Li độ x của dao động là toạ độ của vật trong hệ toạ độ có gốc là vị trí cân
bằng. Đơn vị đo li độ là đơn vị đo chiều dài.
· Biên độ A của dao động là độ lệch lớn nhất của vật khỏi vị trí cân bằng. Đơn vị đo biên độ là đơn vị đo chiều dài.
· (wt + ) gọi là pha của dao động tại thời điểm t, có đơn vị là rađian (rad).
Với một biên độ đã cho thì pha là đại lượng xác định vị trí và chiều chuyển động của vật tại thời điểm t.
· là pha ban đầu của dao động, có đơn vị là rađian (rad).
· w là tần số góc của dao động, có đơn vị là rađian trên giây (rad/s).
· Chu kì T của dao động điều hoà là khoảng thời gian để vật thực hiện được
một dao động toàn phần. Đơn vị của chu kì là giây (s).
· Tần số (f) của dao động điều hoà là số dao động toàn phần thực hiện trong
Hệ thức mối liên hệ giữa chu kì và tần số là 2 2 f. T
p w = = p
Các bước thiết lập phương trình dao động điều hòa:
· Phương trình động lực học của dao động điều hoà là F = ma = - kx hay a = - k x
m
trong đó F là lực tác dụng lên vật m, x là li độ của vật m. Phương trình có thể được viết dưới dạng :
x" = -w2
x
· Phương trình dao động của dao động điều hoà là
ω
x = Acos( t + )j với k
m
w =
Ở phần này học sinh cần có khả năng:
· Nhận diện các đại lượng bằng cách thông qua đơn vị và dữ kiện đề bài cho từ đó nhận biết các đại lượng đặc trưng của dao động điều hòa, từ các đại lượng đã cho trong quan hệ bằng phương trình, công thức có thể tính các đại lượng còn lại.
· Xác định được các lực tác dụng lên vật dao động.
· Thực hiện tính toán và viết được phương trình động lực học và phương
trình dao động điều hoà của con lắc đơn. · Biết cách chọn hệ trục toạ độ.
· Biết cách lập phương trình dao động, tính chu kì dao động và các đại lượng trong các công thức của con lắc lò xo.