Lý thuyết dao động tắt dần dao động duy trì và dao động cưỡng bức hay chi tiết nhất

Lý thuyết dao động tắt dần dao động duy trì và dao động cưỡng bức, những đặc thù và ứng dụng. Hiện tượng cộng hưởng và những ứng dụng trong thực tiễn

Trong bài viết ngày hôm nay, HocThatGioi sẽ giới thiệu cho các bạn về 3 loại dao động cơ, đó là dao động tắt dần dao động duy trì và dao động cưỡng bức. Vậy các loại dao động ấy là gì? có các tính chất gì? Có ứng dụng trong thực tế như thế nào? Bây giờ hãy cùng HocThatGioi bắt đầu tìm hiểu bài học ngay nào!

1. Dao động tắt dần

1.1 Định nghĩa dao động tắt dần

Trên trong thực tiễn, bất kỳ hoạt động nào cũng tạo ra ma sát, làm cản trở hoạt động, biến nguồn năng lượng của vật thành nhiệt năng .

Lấy ví dụ về con lắc lò xo, khi kéo con lắc khỏi vi trị cần bằng, ta có cơ năng W=1/2 kA^2. Càng dao động thì biên độ con lắc lò xo càng giảm và đến một lúc nào đó thì dừng lại. Nguyên nhân là do lực ma sát chuyển hóa thành nội năng giữa con lắc lò xo và giá đỡ. Cơ năng giảm, mà độ cứng không đổi, ta suy ra biên độ của con lắc giảm.

=> Đây là một trường hợp về dao động tắt dần
Định nghĩa dao động tắt dần : Dao động tắt dần là dao động có biên độ ( hoặc nguồn năng lượng ) giảm dần theo thời hạn do công dụng của lực ma sát
Khi lực ma sát càng nhỏ, dao động tắt dần càng chậm, và ngược lại .

Chú ý: Dao động tắt dần càng nhanh theo thứ tự môi trường: không khí, nước, dầu,…(mật độ vật chất trong môi trường càng lớn thì dao động tắt dần càng nhanh)

1.2 Ứng dụng dao động tắt dần

Dao động tắt dần vừa có lợi vừa có hại tùy vào mỗi trường hợp
Ví dụ về có lợi : Bộ phận giảm xóc xe máy, bộ phận đóng khép cửa tự động hóa, … .
Ví dụ về có hại : Đồng hồ quả lắc dao động một lúc rồi dừng lại

2. Dao động duy trì

2.1 Định nghĩa dao động duy trì

Khi không muốn dao động tắt dần, người ta triển khai dao động duy trì cho vật .
Định nghĩa : Dao động duy trì là dao động được phân phối phần nguồn năng lượng đúng bằng phần nguồn năng lượng mất đi sau mỗi chu kỳ luân hồi .
Bộ phận phân phối nguồn năng lượng nằm bên trong hệ
Con lắc đồng hồ là 1 ví dụ về dao động duy trì

2.2 Tính chất dao động tắt dần

Dao động duy trì có tần số, chu kỳ luân hồi, tần số góc giống với dao động điều hòa
Từ đây ta có thêm khái niệm dao động tự do : Dao động chỉ chịu tính năng của nội lực hay chu kì và tần số của vật chỉ phụ thuộc vào vào đặc tính riêng của vật ( Ví dụ : Con lắc lò xo )

Người ta còn nói dao động duy trì là sự tự dao động. Bộ phận cung cấp năng lượng nằm trong hệ nên khi ta kích thích lần đầu, vật sẽ tự dao động.

2.3 Ứng dụng dao động tắt dần

Ví dụ : con lắc đồng hồ đeo tay, … .

3. Dao động cưỡng bức

3.1 Định nghĩa dao động cưỡng bức

Dao động cưỡng bức là dao động chịu tính năng của một ngoại lực tuần hoàn F = F_0 cosωt ( Trong chương trình đại trà phổ thông, ta coi dao động cưỡng bức là dao động điều hòa ). F_0 là biên độ ngoại lực, là tần số góc của ngoại lực
Ví dụ : Kéo một con lắc lò xo rồi thả ra. Con lắc lò xo sẽ dao động tắt dần, giờ đây ta đặt một lực do tay ta tạo ra lên con lắc. Khi đó dao động này gọi là dao động cưỡng bức, do vật dao động phụ thuộc vào vào lực do tay ta tạo nên, tần số bằng tần số ngoại lực cưỡng bức .
ω = Ω

3.2 Tính chất dao động cưỡng bức

Biên độ dao động cưỡng bức phụ thuộc vào vào Ω, ω và tỉ lệ với Ω, ω
| ω-Ω | càng lớn thì A càng nhỏ và ngược lại .

4. Sự cộng hưởng dao động

4.1 Định nghĩa sự cộng hưởng:

Cộng hưởng là hiện tượng kỳ lạ biên độ của dao động cưỡng bức đạt cực lớn khi tần số của ngoại lực bằng tần số riêng
Ví dụ : Một con lắc lò xo có tần số góc bằng 10 rad. Người ta làm thí nghiệm và thấy rằng khi tần số ngoại lực bằng 10 rad thì biên độ của con lắc lò xo đạt cực lớn
Trong kiến thiết xây dựng, người ta rất quan tâm đến sự cộng hưởng. Mỗi vật đều có tần số riêng, giả dụ khi xây cầu mà để xảy ra hiện tượng kỳ lạ cộng hưởng thì rất dễ sụp đổ vì nó dao động với biên độ lớn .

4.2 Tính chất cộng hưởng

Khi biên độ cưỡng bức lớn nhất và ω = Ω => xảy ra hiện tượng kỳ lạ cộng hưởng

4.3 Ứng dụng cộng hưởng

Hiện tượng cộng hưởng có rất nhiều ứng dụng trong y học, điện lực, truyền hình, thiết kế xây dựng. Có thể kể đến một vài ứng dụng tiêu biểu vượt trội như : Máy chụp cộng hưởng từ sử dụng trong y học để chụp ảnh những cơ quan nội tạng bên trong con người .
Máy chụp cộng hưởng từ trong y học

Hay máy thu sóng điện từ như radio, tivi sử dụng hiện tượng cộng hưởng để chọn thu và khuếch đại các sóng điện từ có tần số thích hợp; mạch khuếch đại trung cao tần sử dụng cộng hưởng khuếch đại các âm thích hợp.

Tuy nhiên hiện tượng kỳ lạ cộng hưởng cũng có hại. Những hệ dao động như tòa nhà, khung xe, … đều có tần số riêng. Phải làm thế nào cho để những hệ này không chịu công dụng của những lực cưỡng bức có tần số bằng tần số riêng. Nếu không những hệ này sẽ dễ vỡ, sụp đổ .

Lấy ví dụ vào thế kỉ XIX, một quân đoàn Nga đi đều bước qua một cây cầu và không may tần số bước chân của quân đoàn lại bằng tần số riêng của cây cầu và tai nạn đáng tiếc không mong ước đã xảy ra. Từ đó quân đội Nga không còn pháp luật mỗi khi đi qua cầu nữa .

Cảm ơn các bạn đã theo dõi bài viết của HocThatGioi về Lý thuyết dao động tắt dần dao động duy trì và dao động cưỡng bức hay chi tiết nhất. Nếu các bạn thấy hay và bổ ích, hãy chia sẻ cho bạn bè của mình để cùng nhau học thật giỏi nhá. Đừng quên để lại 1 like, 1 cmt để tạo động lực cho HocThatGioi và giúp HocThatGioi ngày càng phát triển hơn nhé! Chúc các bạn học thật tốt!

Bài viết khác liên quan đến dao động cơ

Source: https://thcsbevandan.edu.vn
Category : Phương pháp học tập