Bài giảng Vật lý Lớp 12 - Tiết 7, Bài 4: Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức

Tiết 7 : DAO ĐỘNG TẮT DẦN 
 DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC 
DAO ĐỘNG TẮT DẦN. DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC 
Dao động riêng là dao động có chu kì (tần số) chỉ phụ thuộc vào các đặc tính của hệ. 
DAO ĐỘNG TẮT DẦN. DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC 
I. Dao động tắt dần 
1. Thế nào là dao động tắt dần? 
 Là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian. 
2. Giải thích: 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 . 
3. Đặc điểm: 
 + Lực ma sát càng lớn dao động tắt dần càng nhanh. 
 + Nếu dao động tắt dần chậm thì tần số góc, chu kỳ, tần số, vẫn giữ như khi hệ dao động riêng. 
4. Ứ ng dụng: 
Các thiết bị đóng cửa tự động, 
giảm xóc ô tô, xe máy 
DAO ĐỘNG TẮT DẦN. DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC 
DAO ĐỘNG TẮT DẦN. DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC 
II. Dao động duy trì 
1. Định nghĩa: là dao động có ma sát, mất cơ năng nhưng được bù đúng phần cơ năng hệ đã mất đi 
+ Ví dụ : 
Dao động của con lắc đồng hồ , 
2. Đặc điểm: 
Tần số góc, chu kỳ, tần số, biên độ, pha ban đầu vẫn giữ như khi hệ dao động riêng. 
nôi tự động 
DAO ĐỘNG TẮT DẦN. DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC 
III. Dao động cưỡng bức 
1. Định nghĩa: 
 là dao động chịu tác dụng của ngoại lực biến thiên điều hòa F = F 0 cos(  cb t + ) 
+ Ví dụ : Dao động cưỡng bức của các con lắc 
DAO ĐỘNG TẮT DẦN. DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC 
2. Đặc điểm: 
+ Dao động cưỡng bức có biên độ không đổi và có tần bằng tần số của lực cưỡng bức. 
+ Biên độ phụ thuộc: 
- biên độ lực cưỡng bức F 0 . 
- độ chênh lệch giữa tần số của lực cưỡng bức f cb và tần số riêng f 0 của hệ. 
 - lực ma sát F ms . 
DAO ĐỘNG TẮT DẦN. DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC 
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 f 0 của hệ dao động. 
2. Điều kiện: 
f = f 0 
Ma sát nhỏ thì biên độ cộng hưởng lớn và ngược lại ma sát lớn thì biên độ cộng hưởng nhỏ. 
3. Đặc điểm: 
DAO ĐỘNG TẮT DẦN. DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC 
4. Tầm quan trọng của hiện tượng cộng hưởng 
+ Có hại : toà nhà, cầu, bệ máy, khung xe, có cộng hưởng xảy ra đổ hoặc gãy 
+ Có lợi : em nhỏ có thể đưa võng của người lớn lên cao, chế tạo hợp cộng hưởng của đàn ghita,viôlon, 
BÀI TẬP VẬN DỤNG 
Câu 1. Dao động tắt dần là dao động 
A . có tần số giảm dần theo thời gian. 
B. của hệ chỉ chịu ảnh hưởng của nội lực . 
A . tần số của lực cưỡng bức lớn hơn tần số dao động riêng của hệ dao động. 
B . chu kì của lực cưỡng bức lớn hơn chu kì dao động riêng của hệ dao động. 
C . tần số của lực cưỡng bức bằng tần số dao động riêng của hệ dao động. 
D . chu kì của lực cưỡng bức nhỏ hơn chu kì dao động riêng của hệ dao động. 
Câu 2. Một hệ dao động cơ đang thực hiện dao động cưỡng bức. Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi 
C. có biên độ giảm dần theo thời gian. 
D. có biên độ dao động không đổi theo thời gian. 
BÀI TẬP VẬN DỤNG 
Câu 3. Một con lắc đơn dài 44 cm được treo vào trần của một toa xe lửa. Con lắc bị kích động mỗi khi bánh của toa xe gặp chỗ nối nhau của đường ray. Hỏi tàu chạy thẳng đều với tốc độ bao nhiêu thì biên độ dao động của con lắc sẽ lớn nhất? Cho biết chiều dài của mỗi đường ray là 12,5 m. Lấy g = 9,8 (m/s 2 ). 
A . 10,7 km/h .	B. 34 km/h . 	C. 10 6 km/h . 	D. 45 km/h . 
Hướng dẫn: 
 T = T 0 
+ Biên độ dao động của con lắc lớn nhất khi xảy ra cộng hưởng 
+ Tốc độ của tàu: 
L 
L 
L 
BÀI TẬP VẬN DỤNG 
Câu 4. Một con lắc lò xo dao động tắt dần. Cứ sau mỗi chu kì, biên độ dao động giảm 4%. Phần năng lượng con lắc bị mất đi trong một dao động toàn phần là bao nhiêu? 
A . 16%.	B. 7,8%. 	C. 4%.	D. 15,6%. 
Hướng dẫn: 
+ Gọi A 0 là biên độ dao động ban đầu của vật 
 sau một chu kì A 1 = 96%. A 0 = 0,96.A 0 
+ Phần năng lượng con lắc bị mất đi: