Lý thuyết trọng tâm vật lí 11 kết nối bài 6: Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức. Hiện tượng cộng hưởng

I. DAO ĐỘNG TẮT DẦN

1. Dao động tự do

Trong các bài trước, ta đã giả thiết không có lực ma sát tác dụng vào con lắc.Con lắc dao động với biên độ và tần số riêng (kí hiệu là f₀) không đổi. Dao động như vậy gọi là dao động tự do vì nó chỉ phụ thuộc vào đặc tính của con lắc.

2. Dao động tắt dần

• Trong dao động tắt dần biên độ giảm dần theo thời gian, còn chu kì (hay tần số) không đổi.
• Dao động có biên độ giảm dần theo thời gian gọi là dao động tắt dần.
• Nguyên nhân làm dao động tắt dần là do lực ma sát và lực cản của môi trường.

3. Ứng dụng

• Bộ phận giảm xóc của xe máy là ứng dụng của dao động tắt dần…

Ví dụ về dao động tắt dần:

• Lò xo giảm xóc của mô tô, một số xe đạp sau khi đi qua đoạn đường mấp mô dao động tắt dần thì dao động tắt dần có lợi.
• Dao động của xích đu ở đầu bài là tắt dần, trong trường hợp này dao động tắt dần là có hại vì muốn duy trì dao động thì lại cần phải bù năng lượng cho nó.

II. DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC

1. Khái niệm dao động cưỡng bức

Dao động cưỡng bức là dao động xảy ra dưới tác dụng của ngoại lực tuần hoàn có tần số f bất kì. Khi dao động ổn định, tần số dao động cưỡng bức bằng tần số của ngoại lực.

2. Đặc điểm:

• Dao động cưỡng bức có biên độ không đổi và có tần số bằng tần số của lực cưỡng bức.
• Biên độ của dao động cưỡng bức phụ thuộc vào biên độ ngoại lực, độ lớn lực cản của môi trường, độ chênh lệch giữa tần số của ngoại lực và tần số riêng của hệ dao động.

III. 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.
• Điều kiện f = f₀ gọi là điều kiện cộng hưởng.

2. Giải thích

Khi tần số của lực cưỡng bức bằng tần số riêng của hệ dao động thì hệ được cung cấp năng lượng một cách nhịp nhàng, đúng lúc, do đó biên độ dao động của hệ tăng lên. Biên độ dao động đạt tới giá trị cực đại khi tốc độ tiêu hao năng lượng do ma sát bằng tốc độ cung cấp năng lượng cho hệ.

3. Hiện tượng cộng hưởng trong đời sống

• Cộng hưởng là một hiện tượng vật lí quan trọng có thể xuất hiện trong nhiều tình huống khác nhau.
• Tùy từng trường hợp mà hiện tượng cộng hưởng có thể có lợi hoặc có thể có hại.