Vat ly 12.030

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (104.82 KB, 2 trang )

Ba øi DAO ĐỘNG TỰ DO – DAO ĐỘNG TẮT DẦN
DAO ĐỘNG CƯỢNG BỨC – CỘNG HƯỞNG
1 Dao động tự do:
a) Định nghĩa : Dao động mà chu kỳ chỉ phụ thuộc vào đặc tính của hệ, khơng phụ thuộc vào các
yếu tố bên ngồi được gọi là dao động tự do
b) Thí dụ: khi ma sát khơng đáng kể thì:
+ Con lắc lò xo dao động tự do với chu kì riêng
+ Con lắc đơn dao động tự do với chu kì riêng
c) Điều kiện để con lắc dao động tự do là ma sát nhỏ khơng đáng kể, khi ấy, con lắc sẽ dao động
mãi mãi với chu kỳ riêng .
2 Dao động tắt dần .
a) Định nghĩa : Dao động tắt dần là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian .
b) Ngun nhân : Ngun nhân làm tắt dần dao động của con lắc là lực ma sát của mơi trường. Lực ma
sát ngược chiều chuyển động gây ra cơng âm, làm giảm cơ năng của con lắc, do đó biên độ giảm theo,
đến khi cơ năng triệt tiêu thì dao động tắt hẳn .
+ Lực ma sát càng lớn dao động tắt dần càng nhanh
+ Nếu ma sát q lớn, có thể khơng xảy ra dao động .
Thí dụ: Con lắc lò xo dao động trong khơng khí thì dao động tắt chậm, nhưng khi dao động trong chất
lỏng nhớt thì tắt rất nhanh hoặc khơng dao động được .
c) Ứng dụng: Trong thực tế, có trường hợp sự tắt dần của dao động là có lợi, người ta có biện
pháp tăng cường nó .
Thí dụ : Ơtơ, xe máy đều có lò xo giảm xóc. Khi xe qua chỗ gồ ghề, các lò xo này bị nén lại hoặc dãn
ra, làm cho khung xe dao động như con lắc lò xo. Để làm cho dao động mau chóng tắt, người ta gắn vào
xe một thiết bị gồm một pit tong chuyển động được trong một xy lanh chứa đầy dầu nhớt và gắn với trục
bánh xe. Khi khung xe dao động trên lò xo giảm xóc thì pit tơng dao động trong xy lanh, dầu nhớt làm cho
dao động của khung xe chóng tắt .
3 Dao động cưỡng bức .
a) Định nghĩa : Dao động của một hệ dưới tác dụng của một ngoại lực biến đổi tuần hồn gọi là
dao động cưỡng bức .
b) Đặc điểm :

• Khi tác dụng lên hệ một ngoại lực biến đổi điều hồ:
Fn = H
0
sin (
ω
t +
ϕ
), trong khoảng thời gian đầu (t nào đó, dao động của hệ là tổng hợp của dao động
riêng và dao động do ngoại lực gây ra. Sau thời gian (t, dao động riêng tắt hẳn, chỉ còn lại dao động do tác
dụng của ngoại lực, đó chính là dao động cưỡng bức. Dao động cưỡng bức có tần số bằng tần số f của lực
cưỡng bức, thường khác với tần số riêng f
0
của hệ .
• Biên độ của dao động cưỡng bức phụ thuộc vào độ chênh lệch giữa tần số f của lực cưỡng bức và tần
số riêng f0 của hệ. Tần số f càng gần tần số riêng f
0
thì biên độ dao động cưỡng bức càng tăng .
4 cộng hưởng cơ học .
a) Định nghĩa: Cộng hưởng là hiện tượng biên độ dao động cưỡng bức tăng nhanh dến một giá
trị cực đại khi tần số của lực cưỡng bức bằng tần số riêng của hệ dao động .
b) Đặc điểm:
+ Lực cản của mơi trường càng nhỏ, sự cộng hưởng thể hiện càng rõ nét (cộng hưởng rõ)
O
x
t
Ma sát nhỏ
Ma sát khá lớn
t
x

O
O
+ Nếu lực cản của môi trường lớn, sự cộng hưỏng thể hiện không rõ (cộng hưởng mờ)
c) Thí dụ về cộng hưởng cơ học :
• Cộng hưởng có lợi : Một em bé cần một lực nhỏ để đưa võng cho người lớn bằng cách đẩy nhẹ chiếc
võng mỗi khi nó tới vị trí cao nhất gần chỗ em đứng. Như vậy, em bé đã tác dụng vào võng một lực cưỡng
bức có tần số bằng tần số riêng của võng làm cho võng dao động cưỡng bức với biên độ cực đại .
• Cộng hưởng có hại : Chiếc cầu, bệ máy, khung xe … đều có tần số riêng. Nếu vì một nguyên nhân
nào đó chúng dao động cộng hưởng với một dao động khác thì chúng sẽ dao động với biên độ cực đạivà có
thể bị gẫy, đổ.
5 Thí nghiệm minh hoạ cho dao động cưỡng bức và cộng hưởng .
• Con lắc A gồm vật m cố định và tấm nhựa mỏng N có thể tháo lấp được. Tần số f0 của con lắc A khi
chưa lắp tấm N được xác định bằng đồng hồ bấm giây .
• Con lắc B gồm một vật có khối lượng M>> m, di chuyển được trên thanh kim loại có chia độ để thay
đổi tần số f, B nối với A bằng lò xo mềm (L) .
• Cho con lắc B dao động trong mặt phẳng hình vẽ thì A sẽ chiụ lực cưỡng bức do B tác dụng qua lò xo,
làm cho con lắc A dao động cưỡng bức với tần số f.
• Khi thay đổi vị trí của M để thay đổi f, ta thấy lúc f~ f0 thì con lắc A dao động có biên độ lớn nhất và khi
f > f0 hoặc f < f0 thì biên độ của A giảm rất nhanh .
• Nếu lắp thêm tấm N vào con lắc A để tăng lực cản của không khí thì thấy A vẫn dao động cộng hưởng
khi f ~ f0, nhưng biên độ nhỏ hơn khi chưa có tấm N.
A B
M
m
N
L
• Khi công dụng lên hệ một ngoại lực đổi khác điều hồ : Fn = Hsin ( t + ), trong khoảng chừng thời hạn đầu ( t nào đó, giao động của hệ là tổng hợp của dao độngriêng và xê dịch do ngoại lực gây ra. Sau thời hạn ( t, giao động riêng tắt hẳn, chỉ còn lại giao động do tácdụng của ngoại lực, đó chính là giao động cưỡng bức. Dao động cưỡng bức có tần số bằng tần số f của lựccưỡng bức, thường khác với tần số riêng fcủa hệ. • Biên độ của xê dịch cưỡng bức nhờ vào vào độ chênh lệch giữa tần số f của lực cưỡng bức và tầnsố riêng f0 của hệ. Tần số f càng gần tần số riêng fthì biên độ giao động cưỡng bức càng tăng. 4 cộng hưởng cơ học. a ) Định nghĩa : Cộng hưởng là hiện tượng kỳ lạ biên độ xê dịch cưỡng bức tăng nhanh dến một giátrị cực lớn khi tần số của lực cưỡng bức bằng tần số riêng của hệ giao động. b ) Đặc điểm : + Lực cản của mơi trường càng nhỏ, sự cộng hưởng bộc lộ càng rõ nét ( cộng hưởng rõ ) Ma sát nhỏMa sát khá lớn + Nếu lực cản của môi trường tự nhiên lớn, sự cộng hưỏng biểu lộ không rõ ( cộng hưởng mờ ) c ) Thí dụ về cộng hưởng cơ học : • Cộng hưởng có lợi : Một em bé cần một lực nhỏ để đưa võng cho người lớn bằng cách đẩy nhẹ chiếcvõng mỗi khi nó tới vị trí cao nhất gần chỗ em đứng. Như vậy, em bé đã công dụng vào võng một lực cưỡngbức có tần số bằng tần số riêng của võng làm cho võng giao động cưỡng bức với biên độ cực lớn. • Cộng hưởng có hại : Chiếc cầu, bệ máy, khung xe … đều có tần số riêng. Nếu vì một nguyên nhânnào đó chúng giao động cộng hưởng với một giao động khác thì chúng sẽ giao động với biên độ cực đạivà cóthể bị gẫy, đổ. 5 Thí nghiệm minh hoạ cho xê dịch cưỡng bức và cộng hưởng. • Con lắc A gồm vật m cố định và thắt chặt và tấm nhựa mỏng dính N hoàn toàn có thể tháo lấp được. Tần số f0 của con lắc A khichưa lắp tấm N được xác lập bằng đồng hồ đeo tay bấm giây. • Con lắc B gồm một vật có khối lượng M >> m, chuyển dời được trên thanh sắt kẽm kim loại có chia độ để thayđổi tần số f, B nối với A bằng lò xo mềm ( L ). • Cho con lắc B xê dịch trong mặt phẳng hình vẽ thì A sẽ chiụ lực cưỡng bức do B tính năng qua lò xo, làm cho con lắc A giao động cưỡng bức với tần số f. • Khi biến hóa vị trí của M để biến hóa f, ta thấy lúc f ~ f0 thì con lắc A giao động có biên độ lớn nhất và khif > f0 hoặc f < f0 thì biên độ của A giảm rất nhanh. • Nếu lắp thêm tấm N vào con lắc A để tăng lực cản của không khí thì thấy A vẫn giao động cộng hưởngkhi f ~ f0, nhưng biên độ nhỏ hơn khi chưa có tấm N.A B

Source: https://bem2.vn
Category: Ứng dụng hay