Bài giảng Vật lý Lớp 12 - Bài 4: Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức

Bài 4. 
DAO ĐỘNG TẮT DẦN 
DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC. 
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. 
HOẠT ĐỘNG NHÓM 
Nhóm 1: Tìm hiểu và trình bày khái niệm, nguyên nhân ,ứng dụng Dao động tắt dần. 
Nhóm2: Tìm hiểu và trình bày khái niệm, nguyên nhân ,ứng dụng Dao động duy trì. 
Nhóm 3: Tìm hiểu và trình bày khái niệm, nguyên nhân ,ứng dụng Dao động cưỡng bức. 
Nhóm 4: Tìm hiểu và trình bày khái niệm, nguyên nhân ,ứng dụng Hiện tượng Cộng hưởng 
- Khi không có ma sát con lắc dao động điều hoà với tần số ,chukỳ riêng (f o ), (T o ) Gọi là tần số riêng hay chu kỳ riêng vì nó chỉ phụ thuộc vào các đặc tính của con lắc. 
Bài 4 DAO ĐỘNG TẮT DẦN . DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC. 
1. Thế nào là dao động tắt dần ? 
Bài 4 DAO ĐỘNG TẮT DẦN . DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC. 
I. Dao động tắt dần 
Là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian . 
Do lực cản của môi trường làm cơ năng của con lắc chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác. 
Lực cản của môi trường càng lớn ( môi trường càng nhớt) thì dao động tắt dần càng nhanh. 
2. Giải thích 
Không khí 
Nước 
Dầu 
1. Thế nào là dao động tắt dần ? 
Bài 4 DAO ĐỘNG TẮT DẦN . DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC. 
I. Dao động tắt dần 
2. Giải thích 
3. Ứng dụng: 
thiết bị đóng cửa tự động, giảm xóc ô tô, xe máy 
1. Thế nào là dao động tắt dần ? 
Bài 4 DAO ĐỘNG TẮT DẦN . DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC. 
I. Dao động tắt dần 
2. Giải thích 
3. Ứng dụng: 
thiết bị đóng cửa tự động, giảm xóc ô tô, xe máy 
Bài 4 DAO ĐỘNG TẮT DẦN . DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC. 
II. Dao động duy trì 
1. Dao động được duy trì bằng cách giữ cho biên độ không đổi mà không làm thay đổi chu kì dao động riêng gọi là dao động duy trì. 
2. Dao động của con lắc đồng hồ là dao động duy trì. 
III.Dao động cưỡng bức 
Bài 4 DAO ĐỘNG TẮT DẦN . DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC. 
1. Thế nào là dao động cưỡng bức 
khi đi xe máy, lúc xe máy 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. 
2. Ví dụ : 
III.Dao động cưỡng bức 
Bài 4 DAO ĐỘNG TẮT DẦN . DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC. 
1. Thế nào là dao động cưỡng bức 
2. Ví dụ : 
- Dao động cưỡng bức có biên độ (A) không đổi và có tần số riêng bằng tần số của lực cưỡng bức (f 0 = f cb ) 
Biên độ A cb của dao động cưỡng bức phụ thuộc vào 
Biên độ của ngoại lực cưỡng bức F 0 
Lực cản của môi trường. 
Độ chênh lệch giữa tần số của lực cưỡng bức f cb và tần số dao động riêng f o của hệ. 
	 Khi f cb càng gần f o thì A càng lớn. 
3. Đặc điểm 
IV. Hiện tượng cộng hưởng 
Bài 4 DAO ĐỘNG TẮT DẦN . DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC. 
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 f 0 của hệ dao động gọi là hiện tượng cộng hưởng. 
- Điều kiện f cb = f 0 
- A càng lớn khi lực cản môi trường càng nhỏ. 
IV. Hiện tượng cộng hưởng 
Bài 4 DAO ĐỘNG TẮT DẦN . DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC. 
1. Định nghĩa: 
2. Giải thích 
- 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 f 0 của hệ dao động gọi là hiện tượng cộng hưởng. 
- Điều kiện f cb = f 0 
- A càng lớn khi lực cản môi trường càng nhỏ. 
- Khi f cb = f 0 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 
Bài 4 DAO ĐỘNG TẮT DẦN . DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC. 
1. Định nghĩa : 
2. Giải thích 
3. Tầm quan trọng của 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 f 0 của hệ dao động gọi là hiện tượng cộng hưởng. 
- Điều kiện f cb = f 0 
- A càng lớn khi lực cản môi trường càng nhỏ. 
Cộng hưởng có hại: hệ dao động như toà nhà, cầu, bệ máy, khung xe 
Cộng hưởng có lợi: hộp đàn của các đàn ghita, viôlon 
Bài 4 DAO ĐỘNG TẮT DẦN . DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC. 
Dao động cưỡng bức 
Dao động duy trì 
Giống 
Đều xảy ra dưới tác dụng của ngoại lực 
Khác 
ngoại lực bất kỳ, biến thiên tuần hoàn và độc lập với vật 
Lực được điều khiển bởi chính dao động ấy thông qua một cơ cấu nào đó. 
Tần số dao động bằng tần số của ngoại lực cưỡng bức f cb 
tần số dao động bằng tần số riêng f 0 của hệ dao động ấy 
Biên độ dao động cưỡng bức phụ thuộc vào biên độ của lực cưỡng bức F 0 ,  f-f 0  , lực cản của môi trường. 
Biên độ dao động không thay đổi 
Đặc biệt 
khi f = f 0 biên độ dao động cưỡng bức tăng đến giá trị cực đại Hiện tượng cộng hưởng 
Phát biểu nào dưới đây sai? 
A.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 
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 3 
BÀI TẬP VẬN DỤNG 
- Tốc độ của toa xe: 
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. 
CHÀO TẠM BIỆT