Chương 1:
Dao động cơ
Dao động điều hòa
Con lắc đơn
Tổng hợp dao động
Các loại dao động khác
Thế nào là dao động cơ ?
Dao động tuần hoàn: có độ phức tạp khác nhau tùy theo vật hay vật dao động, dạng đơn giản nhất là dao động điều hòa
Ví dụ: chiếc thuyền nhấp nhô tại chỗ neo, dây đàn ghita rung động, màng trống rung động,..
Phương trình dao động
v = x'= -ωAcos( ωt + φ)
a =x''= v'= −ω2A.cos(ωt+φ)
x = Acos( ωt + φ)
x: li độ dao động, là độ lệch của vật khỏi VTCB
A>0: biên độ dao động, A=xmax
ωt + φ (rad): pha dao động tại thời điểm t
φ(rad): pha ban đầu tại t = 0
Các đặc trưng dao động
Tiến về biên
a và v ngược chiều
v giảm, a tăng, x tăng, F tăng
càng gần về biên v càng chậm
Wđ giảm, Wt tăng
Qua biên
xmax+ A, Wt max= W, a max= ω2A, Fmax= k.A
vmin= 0, Wđ min=0
vận tốc đổi chiều chuyển động
Qua VTCB
vmax= ωA, Wđ max= W
x=0, Wt=0, a=0
Tiến về VTCB
a và v cùng chiều
v tăng, a giảm, x giảm, F giảm
càng gần VTCB v càng nhanh
Wđ tăng, Wt giảm
Mối liên hệ giữa chu kì tần số góc
Con lắc lò xo
Lò xo nằm ngang
Căt, ghép lò xo
công thức độc lập với thời gian
Dao động duy trì
Dao động cưỡng bức
Dao động tắt dần
Ứng dụng: Thụt xe máy, cửa tự đóng..
Khái niệm: Là dao động duy trì nhưng được cung cấp năng lượng sau mỗi chu kì nhằm giữ cho biên độ dao động của con lắc không đổi và không làm thay đổi chu kì dao động riêng của nó
Dao động con lác đồng hồ là dao động duy trì
Là dao động chịu tác dụng của ngoại lực cưỡng bức tuần hoàn
Nguyên nhân: Do lực cản của ma sát ,khi lực cản càng lớn thì tắt dần càng mạnh
Định nghĩa: Dao động tắt dần là dao động có biên độ (năng lượng) giảm dần theo thời gian do tác dụng của lực ma sát.
Đặc điểm
Ví dụ: Dao động của thân xe buýt khi dừng đón khách là dao động cưỡng bức dưới tác động của ngoại lực từ piston bên trong xilanh máy nổ
Biên độ không đổi, tần số bằng tần số của lực cưỡng bức
Biên độ dao động cưỡng bức phụ thuộc vào biên độ lực cưỡng bức và độ chênh lệch giữa tần só của lực cưỡng bức và tần số riêng của hệ
Khi tần số lực cưỡng bức càng gần tần số riêng thì biên độ lực cưỡng bức càng lớn
HIện tượng cộng hưởng
Điều kiện f=f0 hoặc T=T0
Độ lệch pha
Điều kiện để tổng hợp dao động
Cùng tần số
Độ lệch pha không đổi theo thời gian
Cùng phương
click to edit
Khi vật tham gia đồng thời nhiều dao động cùng tần số thì dao động của vật là dao động tổng hợp
Lò xo thẳng đứng
Thế nào là con lắc đơn
Là hiện tượng biên độ cưỡng bức tăng dần tiến đến giá trị cực đại khi tần số f của lực cưỡng bức bằng tần số riêng của hệ dao động
Gồm 1 vật nhỏ khối lượng m, treo ở đầu một sợi dây không dãn !
Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt động lực học
Điều kiện con lắc đơn dao động đàn hồi
Bỏ qua lực cản
α0 << 10
t , pt:
; với:
Năng lượng
cắt lò xo
ghép nối tiếp
ghép song song
Lực đàn hồi = Lực phục hồi
Fđh max= k.A
Fđh = k.x
Fđh min=0
Chiều dài
l =lo
lmax=lo+A
lmin=lo-A
Lực đàn hồi
Cực đại: Fmax= k(∆l+A)
Động năng :
Cực tiểu: Fmin=k(∆l-A) khi ∆l>A
Fmin=0 khi ∆l<A
Thế năng:
Lực phục hồi
Cơ năng: Nếu bỏ qua ma sát thì cơ năng của con lắc đơn được bảo toàn:
Vận tốc và lực căng dây
Vận tốc
Lực căng dây
Độ lệch pha:
: dđ 2 trễ pha hơn dđ 1
: dđ 2 sớm pha hơn dđ1
Phương pháp giản đồ Pre-nen
Pha ban đầu:
Biên độ :
Các trường hợp đặc biệt
2 dđ cùng pha
2 dđ ngược pha
2 dđ vuông pha
Độ lệch pha bất kì
Cùng chiều gia tốc, luôn hướng về VTCB --> vật có xu hướng bị kéo về VTCB
Chiều dài
Độ biến dạng của lò xo ở VTCB
Năng lượng
Thế năng
Động năng
Động năng:
ω=2πf=2π/T
Chu kì, tần số góc:
Chu kì
Tần số
Tần số góc
Một số hệ thức độc lập
Chu kì, tần số góc
Chu kì
Tần số góc
Tần số
Cấu tạo
Gồm 1 lò xo có độ cứng k
Một đầu cố định và một đầu gắn vật m
Tổng hợp nhiều dao động: x=x1+x2+...+xn
Khi α nhỏ ta có công thức gần đúng
cosα=cos2(α/2)=1-α^2/2
sinα=tanα=α