Bài 4. Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức

Bài 4.
DAO ĐỘNG TẮT DẦN
DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC.
TRƯỜNG THCS - THPT TRƯNG VƯƠNG
TỔ VẬT LÝ
Trong lịch sử thế giới từng xảy ra hai vụ sập cầu treo
Câu chuyện đầu tiên xảy ra khi Napoleon lãnh đạo quân Pháp đánh chiếm Tây Ban Nha. Đoàn quân của Napoleon phải đi qua một chiếc cầu sắt bắc ngang qua một bờ sông. Như thường lệ viên sĩ quan chỉ huy hô vang khẩu lệnh: Một… hai … một … hai … Các binh sĩ bước đều và giậm chân mạnh theo khẩu lệnh. Khi họ đi đến gần bờ sông bên kia, bỗng nhiên có một tiếng động rất to. Ngay tức khắc, chiếc cầu bị gãy. Tất cả các binh sĩ và sĩ quan đều rơi xuống nước, rất nhiều người bị chết đuối.
Câu chuyện thứ hai xảy ra ở St Peterburg (Nga), khi một đoàn quân đi qua cây cầu lớn trên sông Neva, họ cũng đi đều bước và hiện tượng tương tự đã xảy ra.
NỘI DUNG CƠ BẢN
I. Dao động tắt dần
II. Dao động duy trì
III. Dao động cưỡng bức
IV. Hiện tượng cộng hưởng
Bài 4:
DAO ĐỘNG TẮT DẦN.
DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC.
- Khi không có ma sát con lắc dao động điều hoà với tần số riêng không đổi (fo) gọi là dao động riêng.
- Tần số riêng chỉ phụ thuộc vào các đặc tính của hệ dao động
Bài 4: DAO ĐỘNG TẮT DẦN. DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC.
Không khí
Nước
Nhớt
Bài 4: DAO ĐỘNG TẮT DẦN. DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC.
Giải thích
Lực cản của môi trường càng lớn ( môi trường càng nhớt) thì dao động tắt dần càng nhanh.
- Do lực cản của môi trường làm cơ năng của con lắc chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác. Vì thế làm biên độ của con lắc giảm dần và cuối cùng dừng lại.
1. Thế nào là dao động tắt dần ?
I. Dao động tắt dần
Là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian.
Bài 4: DAO ĐỘNG TẮT DẦN. DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC.
1. Thế nào là dao động tắt dần
I. Dao động tắt dần
Là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian.
- Do lực ma sát và lực cản của môi trường.
2. Nguyên nhân
4. Ứng dụng
Các thiết bị đóng cửa tự động, giảm xóc ô tô, xe máy …)
Bài 4: DAO ĐỘNG TẮT DẦN. DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC.
3. Đặc điểm
Biên độ giảm dần, cơ năng chuyển hóa dần thành nhiệt năng.
I. Dao động tắt dần
4. Ứng dụng:
thiết bị đóng cửa tự động, giảm xóc ô tô, xe máy …
Bài 4: DAO ĐỘNG TẮT DẦN. DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC.
I. Dao động tắt dần
4. Ứng dụng:
thiết bị đóng cửa tự động, giảm xóc ô tô, xe máy …
Bài 4: DAO ĐỘNG TẮT DẦN. DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC.
I. Dao động tắt dần
4. Ứng dụng:
thiết bị đóng cửa tự động, giảm xóc ô tô, xe máy …
Bài 4: DAO ĐỘNG TẮT DẦN. DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC.
Làm thế nào để dao động không bị tắt dần?
Bài 4 DAO ĐỘNG TẮT DẦN. DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC.
II. Dao động duy trì
1. Định nghĩa: Dao động duy trì là dao động được duy trì bằng cách giữ cho biên độ không đổi sao cho không làm thay đổi chu kì dao động riêng.
2. Đặc điểm
Bài 4: DAO ĐỘNG TẮT DẦN. DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC.
- Biên độ khôngđổi
- Chu kỳ dao động riêng không đổi
III.Dao động cưỡng bức
 
1. Định nghĩa
Khi đi xe , lúc xe dừng mà vẫn còn nổ máy, người ngồi trên xe cảm thấy xe rung, hiện tượng đó là vì khung xe bị 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.
Ví dụ:
Bài 4: DAO ĐỘNG TẮT DẦN. DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC.
III.Dao động cưỡng bức
Dao động cưỡng bức có:
+ Biên độ (A) không đổi
+ Tần số riêng bằng tần số của lực cưỡng bức (f0 = fcb)
2. Đặc điểm
Bài 4: DAO ĐỘNG TẮT DẦN. DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC.
Biên độ Acb của dao động cưỡng bức phụ thuộc vào
+ Biên độ của ngoại lực cưỡng bức F0
+ Lực cản của môi trường.
+ Độ chênh lệch giữa tần số của lực cưỡng bức fcb và tần số dao động riêng fo của hệ dao động.
 Khi fcb càng gần fo thì A càng lớn.
IV. Hiện tượng cộng hưởng
1. Định nghĩa:
- 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.
Bài 4: DAO ĐỘNG TẮT DẦN. DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC.
- Điều kiện fcb = f0
- A càng lớn khi lực cản môi trường càng nhỏ.
Giải thích
- Khi fcb = f0 thì A cực đại vì: lúc đó hệ được cung cấp năng lượng một cách nhịp nhàng đúng lúc  A tăng dần lên, A cực đại khi tốc độ tiêu hao năng lượng do ma sát bằng tốc độ cung cấp năng lượng cho hệ.
IV. Hiện tượng cộng hưởng
1. Định nghĩa:
Bài 4: DAO ĐỘNG TẮT DẦN. DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC.
2. Tầm quan trọng của hiện tượng cộng hưởng
- Có hại: vật bị đổ hoặc bị gãy
Vd: hệ dao động như toà nhà, cầu, bệ máy, khung xe
- 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 kiện fcb = f0
- A càng lớn khi lực cản môi trường càng nhỏ.
- Có lợi: lực tác dụng nhỏ với biên độ lớn
Vd: hộp đàn của các đàn ghita, viôlon
Do td của nội lực tuần hoàn
Do td của lực cản( lực ma sát)
Do td của ngoại lực tuần hoàn
Phụ thuộc vào đk ban đầu
Giảm dần theo thời gian
Phụ thuộc vào ngoại lực và hiệu số fcb - fo
Chỉ phụ thuộc đặc tính riêng của hệ, không phụ thuộc các yếu tố bên ngoài.
Không có chu kì hoặc tần số do không tuần hoàn
Bằng với chu kì (hoặc tần số) của ngoại lực tác dụng lên hệ
Không có
Sẽ không dao động khi ma sát quá lớn
Sẽ xảy ra HT cộng hưởng (Amax) khi
fcb = fo
Chế tạo đồng hồ quả lắc
Đo gia tôc trọng trường của trái đất
Chế tạo LX giảm xóc trong ô tô, xe máy
Chế tạo khung xe, bệ máy phải có t/số khác xa t/số của máy gắn vào nó.
Chế tạo các loại nhạc cụ
Phát biểu nào dưới đây sai?
Dao động tắt dần ℓà dao động có biên độ giảm dần theo thời gian
B. Dao động cưỡng bức có tần số bằng tần số của ngoại ℓực
C. Dao động duy trì có tần số phụ thuộc vào năng ℓượng cung cấp cho hệ dao động
D. Cộng hưởng có biên độ phụ thuộc vào ℓực cản của môi trường
CÂU 1
Hiện tượng cộng hưởng thể hiện càng rõ nét khi
A. Biên độ của ℓực cưỡng bức nhỏ.
B. Độ nhớt của môi trường càng ℓớn.
C. Tần số của ℓực cưỡng bức ℓớn.
D. ℓực cản, ma sát của môi trường nhỏ
CÂU 2
Sau khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng nếu
Tăng độ ℓớn ℓực ma sát thì biên độ tăng
B. Tăng độ ℓớn ℓực ma sát thì biên độ giảm
C. Giảm độ ℓớn ℓực ma sát thì chu kì tăng
D. Giảm độ ℓớn ℓực ma sát thì tần số tăng
CÂU 3
Nhận xét nào sau đây ℓà không đúng?
Dao động duy trì có chu kì bằng chu kì dao động riêng của con ℓắc.
B. Dao động tắt dần càng nhanh nếu ℓực cản của môi trường càng ℓớn.
C. Biên độ dao động cưỡng bức không phụ thuộc vào tần số ℓực cưỡng bức.
D. Dao động cưỡng bức có tần số bằng tần số của ℓực cưỡng bức.
CÂU 4
Chọn câu sai khi nói về dao động cưỡng bức
A. Tần số dao động bằng tần số của ngoại ℓực
B. Biên độ dao động phụ thuộc vào tần số của ngoại ℓực
C. Dao động theo quy ℓuật hàm sin của thời gian
D. Tần số ngoại ℓực tăng thì biên độ dao động tăng
CÂU 5