Dao động có lực tác động là dao động gì năm 2024
Dao động tắt dần Dao động cưỡng bức và hiện tượng cộng hưởngBÀI 4: DAO ĐỘNG TẮT DẦN. DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC VÀ HIỆN TƯỢNG CỘNG HƯỞNG Show Quảng cáo
- Trong môi trường không có lực cản, cơ năng của vật dao động được bảo toàn và dao động của nó được duy trì mãi mãi - Trong thực tế, dao động của các vật sẽ giảm dần biên độ. - Trong trường hợp lực cản nhỏ, biên độ của dao động giảm dần theo quy luật như hình - Dao động như trên là dao động tắt dần. Sau mỗi chu kì, biên độ của dao động giảm dần II. Dao động cưỡng bức và hiện tượng cộng hưởng 1. Dao động cưỡng bức - Để dao động không tắt dần, người ta thường tác dụng vào nó một ngoại lực cưỡng bức biến thiên tuần hoàn. Khi đó dao động của vật được gọi là dao động cưỡng bức - Vật dao động với tần số bằng tần số của ngoại lực cưỡng bức 2. Hiện tượng cộng hưởng - Hiện tượng biên độ dao động cưỡng bức tăng đến giá trị cực đại khi tần số f của lực cưỡng bức tiến đến bằng tần số riêng f0 của hệ dao động gọi là hiện tượng cộng hưởng - Điều kiến f=f0 là điều kiện cộng hưởng 3. Lợi ích và tác hại của hiện tượng cộng hưởng - Hiện tượng cộng hưởng có lợi: hộp cộng hưởng của các nhạc cụ như đàn ghita, violon,… có vai trò giúp cho không khí trong hộp có thể dao động cộng hưởng với những tần số dao động khác nhau của dây đàn - Hiện tượng cộng hưởng có hại: những hệ dao động như tòa nhà, cầu, bệ máy, khung xe,… đều có tần số riêng. Không để cho các hệ ấy chịu tác dụng của các lực cưỡng bức mạnh có tần số bằng tần số riêng của hệ nếu không nó làm cho các hệ ấy dao động mạnh, dẫn đến đổ hoặc gãy Định nghĩa: Dao động cưỡng bức là dao động chịu tác dụng của một ngoại lực tuần hoàn, được tạo ra bằng cách tác dụng lên hệ một ngoại lực biến thiên tuần hoàn theo thời gian. Lực này cung cấp năng lượng cho hệ để bù lại phần năng lượng mất mát do ma sát. Dao động của hệ gọi là dao động cưỡng bức.
Ngoài ra, ta có coi dao động cưỡng bức là dao động điều hòa. Ví dụ: - Một con lắc lò xo sẽ dao động tắt dần, khi ta đặt một lực do tay ta tạo ra lên con lắc, vật dao động sẽ phụ thuộc vào lực do tay ta tạo nên, khi đó dao động này gọi là dao động cưỡng bức, tần số bằng tần số ngoại lực cưỡng bức. - Xe buyét khi đến điểm chỉ tạm dừng nên không tắt máy, thân xe dao động là dao động cưỡng bức dưới tác dụng của lực cưỡng bức tuần hoàn gây ra bởi chuyển động của pit tông trong xi lanh của máy nổ. Đặc điểm của dao động cưỡng bức: - Biên độ dao động không đổi, tần số của dao động cưỡng bức bằng tần số của ngoại lực cưỡng bức: - Biên độ dao động cưỡng bức không chỉ phụ thuộc vào biên độ của lực cưỡng bức mà còn phụ thuộc vào cả độ chênh lệch giữa tần số của lực cưỡng bức và tần số riêng của hệ dao động. - Nếu tần số của lực cưỡng bức càng gần tần số riêng thì biên độ dao động cưỡng bức càng lớn. - Lực cản môi trường càng nhỏ thì biên độ dao động cưỡng bức càng lớn hoặc ngược lại. Sự phụ thuộc của biên độ vào tần số của dao động cưỡng bức được thể hiện dưới đồ thị sau:
2. Dao động duy trì:Định nghĩa: Ngược lại với dao động tắt dần, người ta thực hiện dao động duy trì cho vật khi không muốn vật bị tắt đi. Dao động duy trì là dao động được cung cấp phần năng lượng đúng bằng phần năng lượng mất đi sau mỗi chu kỳ, được tạo ra bằng cách cung cấp cho hệ một năng lượng đúng bằng năng lượng nó đã mất sau mỗi chu kì dao động. - Hệ dao động được cung cấp năng lượng thông qua cơ cấu được điều khiển bởi chính hệ đó. - Tần số dao động duy trì bằng tần số dao động riêng của hệ: Ví dụ: Dao động của con lắc đồng hồ là dao động duy trì. 3. Phân biệt dao động cưỡng bức và dao động duy trì:3.1. Giống nhau:Cả 2 dao động này đều là một cách kéo dài của một dao động tắt dần. Hai dao động này đều xảy ra dưới tác dụng của ngoại lực. Khi cộng hưởng với dao động duy trì, cả hai dao động đều được điều chỉnh để tần số ngoại lực bằng với tần số dao động tự do của hệ. 3.2. Khác nhau:
- Được tạo ra bởi ngoại lực là bất kỳ, độc lập với vật - Sau giai đoạn chuyển tiếp thì dao động cưỡng bức có tần số bằng tần số f của ngoại lực - Biên độ của hệ phụ thuộc vào F0 và |f – f0| - Khi cộng hưởng, năng lượng hệ nhận được trong mỗi chu kì dao động do công ngoại lực truyền cho lớn hơn năng lượng mà hệ tiêu hao do ma sát trong chu kì đó.
- Được tạo ra bởi lực được điều khiển bởi chính dao động ấy qua một cơ cấu nào đó - Dao động với tần số đúng bằng tần số dao động riêng f0 của hệ - Biên độ không thay đổi - Năng lượng hệ nhận được trong mỗi chu kì dao động do công ngoại lực truyền cho đúng bằng năng lượng mà hệ tiêu hao do ma sát trong chu kì đó 4. Hiện tượng cộng hưởng là gì?Hiện tượng biên độ dao động cưỡng bức tăng đến giá trị cực đại khi tần số f của lực cưỡng bức tiến đến bằng tần số riêng fo của hệ dao động gọi là hiện tượng cộng hưởng. Như vậy, cộng hưởng là hiện tượng biên độ của dao động cưỡng bức đạt cực đại khi tần số của ngoại lực bằng tần số riêng. Như vậy, hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi f=f0 hay nói cách khác, điều kiện cộng hưởng là: f = f0 Ví dụ: Một con lắc lò xo có tần số góc bằng 10 rad. Người ta làm thí nghiệm và thấy rằng khi tần số ngoại lực bằng 10 rad thì biên độ của con lắc lò xo đạt cực đại. - Hiện tượng cộng hưởng có tác dụng trong việc ứng dụng làm hộp đàn ghita, violon, … Trong y học, người ta ứng dụng hiện tưởng cộng hưởng trong máy cộng hưởng từ để chụp ảnh các cơ quan nội tạng bên trong con người. Trong cuộc sống, một số máy thu sóng điện từ như radio, tivi sử dụng hiện tượng cộng hưởng để chọn thu và khuếch đại các sóng điện từ có tần số thích hợp, mạch khuếch đại trung cao tần sử dụng cộng hưởng khuếch đại các âm thích hợp. - Tác hại hiện tượng cộng hưởng: Nếu tần số ngoại lực bằng với tần số dao động riêng của hệ sẽ làm cho hệ dao động với biên độ rất lớn, gây ra hiện tượng hư hỏng, đổ gãy. Vậy nên khi thiết kế cây cầu, bệ máy, khung xe, … cần phải lưu ý để cho tần số dao động riêng của chúng phải khác nhiều so với tần số của các lực cưỡng bức thường xuyên tác dụng lên. Ngoài ra, vì mỗi vật đều có tần số riêng nên trong xây dựng người ta cũng rất chú ý đến sự cộng hưởng. Ví dụ khi xây cầu nếu để xảy ra hiện tượng cộng hưởng thì rất dễ sụp đổ vì nó dao động với biên độ lớn. 5. Một số câu hỏi về dao động cưỡng bức và dao động duy trì:Câu 1. Một vật dao động tắt dần có các đại lượng giảm liên tục theo thời gian là:
Lời giải: Theo định nghĩa về dao động tắt dần thì biên độ và năng lượng giảm liên tục theo thời gian. Câu 2. Khi nói về dao động cưỡng bức, phát biểu nào sau đây là đúng?
Lời giải: A.đúng vì dao động của con lắc đồng hồ là dao động cưỡng bức.
Câu 3. Khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng cơ thì vật tiếp tục dao động:
Lời giải: Khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng cơ thì vật tiếp tục dao động với tần số lớn hơn tần số dao động riêng. Câu 4. Một vật dao động tắt dần có các đại lượng nào sau đây giảm liên tục theo thời gian?
Lời giải: Một vật dao động tắt dần có các đại lượng nào sau đây giảm liên tục theo thời gian là biên độ và cơ năng. Câu 5. Đối với dao động cơ, hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi tần số của lực cưỡng bức:
Lời giải: Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi tần số (chu kỳ) của dao động cưỡng bức bằng với tần số (chu kỳ) của dao động riêng của hệ. Câu 6. Nhận định nào sau đây là sai khi nói về dao động cơ học tắt dần?
Lời giải: Cơ năng có biểu thức W = (1/2)mω2A2 nên cơ năng tỉ lệ với bình phương biên độ vì thế cơ năng giảm nhanh hơn biên độ (A đúng). Nguyên nhân tắt dần là do lực cản của môi trường vì thế lực cản càng lớn thì dao động tắt dần càng nhanh (B đúng). Theo định nghĩa thì dao động tắt dần là dao động có biên độ và năng lượng giảm dần theo thời gian (C đúng). Dao động tắt dần không còn tính tuần hoàn nữa nên động năng và thế năng biến thiên không tuần hoàn suy ra không điều hòa (D sai). Câu 7. Khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng cơ thì vật tiếp tục dao động:
Lời giải: Khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng cơ thì vật tiếp tục dao động với tần số bằng tần số dao động riêng. Câu 8. Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về dao động cơ học?
Lời giải: Khi đọc xong 4 đáp án thì ta nhận thấy rằng: C luôn đúng vì hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi tần số của ngoại lực điều hoà bằng tần số dao động riêng của hệ. D cũng luôn đúng vì tần số dao động tự do của một hệ cơ học là tần số dao động riêng của hệ ấy. Trong dao động cưỡng bức thì tần số dao động cưỡng bức của một hệ cơ học bằng tần số của ngoại lực điều hoà tác dụng lên hệ ấy (B đúng). Còn lại A chắc chắn là đáp án cần tìm. A sai vì biên độ của dao động cưỡng bức của một hệ cơ học khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng vẫn phụ thuộc vào lực cản của môi trường. Câu 9. Khi nói về dao động cưỡng bức, phát biểu nào sau đây là đúng?
D.Dao động cưỡng bức có tần số nhỏ hơn tần số của lực cưỡng bức. Lời giải: A.Dao động của con lắc đồng hồ là dao động cưỡng bức. Đúng
Câu 10. Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về dao động tắt dần?
Lời giải:
|