DAO ĐỘNG TẮT DẦN DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC

1. TRƯỜNG THPT QUANG TRUNG-ĐÀ NẴNG BÀI 4: Tiết 7: DAO ĐỘNG TẮT DẦN DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC

2. KIỂM TRA BÀI CŨ Câu 1: Điều kiện để con lắc đơn dao động điều hoà? Phương trình dao động điều hoà của con lắc đơn? Giải thích các đại lượng trong phương trình? Câu 2: Chu kì dao động của con lắc đơn? Chu kì dao động của nó phụ thuộc vào những yếu tố nào? Câu 3: Biểu thức tính cơ năng của con lắc đơn? Khi con lắc đơn dao động thì thế năng và động năng của nó biến thiên như thế nào?

3. Tại sao người ta không bao giờ cho một đoàn quân đi đều bước qua cầu hay vận động viên nhảy cầu phải nhún nhảy tại mép của ván cầu ...?

4. DAO ĐỘNG TẮT DẦN DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC • DAO ĐỘNG TẮT DẦN • DAO ĐỘNG DUY TRÌ • DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC • HIỆN TƯỢNG CỘNG HƯỞNG

5. x t 0 • DAO ĐỘNG TẮT DẦN • 1. Thế nào là dao động tắt dần? • Trong các bài học trước, ta đã giả thiết các con lắc dao động không có tác dụng của lực ma sát. Khi đó con lắc dao động với tần số riêng f0. “Dao động tắt dần là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian.” • Nhưng trong thực tế khi cho con lắc dao động thì biên độ của nó giảm dần. 2. Giải thích • Do ma sát của môi trường đã làm tiêu hao cơ năng của con lắc • Công do ma sát là công cản nên cơ năng con lắc giảm, do đó biên độ dao động của con lắc giảm dần

6. 3. Ứng dụng • Dao động tắt dần được ứng dụng trong các thiết bị đóng cửa tự động, khung giảm xóc cho ô tô... • Phụt nhún là ứng dụng của dao động tắt dần, nhờ có nó mà khi đi xe máy qua những chỗ mấp mô ta thấy dễ chịu hơn

7. II. DAO ĐỘNG DUY TRÌ • Khái niệm: • Muốn duy trì biên độ dao động không đổi của một hệ mà không làm thay đổi chu kì riêng thì cứ sau mỗi chu kì ta phải cung cấp thêm cho hệ một năng lượng đúng bằng năng lượng mà hệ bị tiêu hao do ma sát trong chu kì đó. Dao động được duy trì theo cách như vậy gọi là dao động duy trì. 2. Phương pháp duy trì dao động cho con lắc đồng hồ • Với loại đồng hồ cũ dùng dây cốt thì người ta lên dây cốt để tích luỹ cho nó một thế năng. Dây cốt cung cấp năng lượng cho con lắc thông qua cơ cấu truyền năng lượng để bù vào phần năng lượng bị tiêu hao sau mỗi chu kì riêng của nó. • Ngày nay người ta dùng đồng hồ điện và năng lượng được cung cấp bằng pin.

8. Đồng hồ quả lắc Cơ cấu truyền năng lượng của đồng hồ quả lắc

9. III. DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC 1. Thế nào là dao động cưỡng bức? “Dao động cưỡng bức là dao động dưới tác dụng của ngoại lực cưỡng bức tuần hoàn, lực này cung cấp năng lượng tuần hoàn trong mỗi chu kì.” 2. Ví dụ • Vận động viên nhảy cầu nhún nhảy tại mép của ván cầu với cgu kì bằng chu kì dao động riêng của ván, làm cầu dao động mạnh để tạo đà cho vận động viên nhảy lên cao.

10. Trong những ngày gió to, tháp Ép-phen dao động với biên độ 1m với chu kì vài giây.

11. 3. Đặc điểm của dao động cưỡng bức • Dao động cưỡng bức có biên độ A không đổi và có tần số bằng tần số của ngoại lực cưỡng bức • Biên độ của dao động cưỡng bức phụ thuộc vào biên độ của lực cưỡng bức và độ chênh lệch giữa tần số của lực cưỡng bức và tần số riêng của hệ. Khi tần số của lực cưỡng bức càng gần tần số riêng thì biên độ dao dao động càng lớn.

12. a A b f f0 IV. HIỆN TƯỢNG CỘNG HƯỞNG 1. Định nghĩa “Là 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” • Điều kiện cộng hưởng là: f = f0 • Đường cong a ứng với lực cản môi trường nhỏ → cộng hưởng rõ nét • Đường cong b ứng với lực cản môi trường lớn → cộng hưởng mờ

13. 2. Giải thích • Khi f = fo thì hệ được cung cấp năng lượng nhịp nhàng đúng lúc, do đó biên độ A tăng lên. Khi tốc độ tiêu hao năng lượng do ma sát bằng tốc độ cung cấp năng lượng cho hệ thì A không đổi và đạt giá trị cực đại. 3. Tầm quan trọng của hiện tượng cộng hưởng • Cộng hưởng có hại: làm gãy, vỡ, đỗ cầu, nhà cửa v. v... • cộng hưởng có lợi: tạo ra được biên độ dao động lớn. Ví dụ như hộp cộng hưởng của đàn ghita, viôlon ...

14. CỦNG CỐ Câu 1: Tại sao một em bé có thể đẩy được chiếc võng có người lớn ngồi chuyển động ra rất xa? Trả lời: Vì tần số của lực đẩy có thể bằng với tần số riêng của chiếc đu Câu 2: Một con lắc dao động tắt dần. Cứ sau mỗi chu kì biên độ dao động giảm đi 3%. Phần năng lượng dao động của con lắc bị mất trong một dao động toàn phần là bao nhiêu? A. 3% B. 9% C. 6% D. 4,5% C. 6% HD: A2 = 0.97 A1 W2 / W1= (A2 / A1)2 = (0,97)2 = 0,94 = 94% Vậy năng lượng giảm đi 6%

15. CÂU HỎI VỀ NHÀ Câu 1: Đặc điểm của dao động tắt dần và nguyên nhân của nó? Câu 2: Nêu đặc điểm của dao động cưỡng bức và dao động duy trì? Câu 3: Hiện tượng cộng hưởng là gì? Nêu điều kiện để có hiện tượng cộng hưởng? Cho ví dụ.