Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về dao động tắt dần?

Đáp án đúng:A

*Lời giải:

Dao động tắt dần là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian do tác dụng của lực ma sát. Ma sát của môi trường càng lớn thì dao động tắt dần càng nhanh.

Dao động tắt dần không phải là dao động điều hòa vì biên độ của nó giảm dần theo thời gian

*Phương pháp giải:

- Nhớ lại khái niệm dao động tắt dần: 

- Dao động tắt dần là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian. Vì khi con lắc dao động, nó chịu lực cản của không khí, làm tiêu hao năng lượng của con lắc, chuyển hóa cơ năng dần dần thành nhiệt năng.

*Lý thuyết cần nắm và các dạng bài tập về dao động tắt dần:

Dao động tắt dần

- Dao động tắt dần là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian. Vì khi con lắc dao động, nó chịu lực cản của không khí, làm tiêu hao năng lượng của con lắc, chuyển hóa cơ năng dần dần thành nhiệt năng.

- Đặc điểm:

+ Cơ năng giảm dần, biên độ giảm dần.

+ Sức cản càng lớn thì tắt dần càng nhanh.

- Ứng dụng: Nguyên tắc hoạt động của bộ phận giảm xóc trong ôtô, xe máy, thiết bị cho các cửa tự khép,…

Dao động duy trì

- Dao động duy trì là dao động được duy trì bằng cách giữ cho biên độ không đổi mà không làm thay đổi chu kì dao động riêng.

- Trong dao động duy trì, người ta tác dụng một ngoại lực tuần hoàn lên dao động tắt dần sao cho:

+ Chất điểm vẫn dao động với tần số riêng của hệ.

+ Phần năng lượng do ngoại lực cung cấp đúng bằng phần năng lượng bị mất mát do ma sát sau mỗi chu kỳ.

- Dao động duy trì có nhiều ứng dụng quan trọng trong cuộc sống, ứng dụng nổi bật nhất của nó là dao động duy trì của con lắc bên trong đồng hồ quả lắc.

Dao động cưỡng bức

Dao động cưỡng bức là dao động chịu tác dụng của một ngoại lực cưỡng bức có biên độ không đổi và có tần số bằng tần số của lực cưỡng bức.

- Để cưỡng bức hệ dao động, người ta cần tác dụng vào hệ một ngoại lực cưỡng bức tuần hoàn với tần số fF (ứng với tần số góc ${\omega }_F$) có phương trình $F=F_0\cos \left({\omega }_{F}t+{\phi }_F\right)$, khi đó hệ sẽ dao động cưỡng bức với tần số bằng tần số của ngoại lực, phương trình dao động là: $x=A\cos \left({\omega }_{F}t+\phi \right)$

- Đặc điểm của dao động cưỡng bức:

+ Tần số dao động cưỡng bức bằng tần số ngoại lực fF.

+ Biên độ dao động cưỡng bức phụ thuộc vào biên độ ngoại lực F0, độ sai khác giữa tần số của ngoại lực cưỡng bức ­với tần số riêng của hệ $\left|f-f_0\right|$ và lực cản của môi trường.

Bài tập về dao động tắt dần của con lắc đơn

Con lắc đơn có chiều dài l dao động tắt dần với một lực cản đều là Fc, biên độ góc ban đầu là α01.

a) Hãy xác định quãng đường mà con lắc thực hiện đến lúc tắt hẳn của con lắc đơn.

b) Xác định độ giảm biên độ trong một chu kỳ.

Ta có: năng lượng ban đầu của con lắc là: 

Năng lượng còn lại của con lắc khi ở biên 

⇒ Độ giảm biên độ trong một chu kỳ là: 

c) Số dao động đến lúc tắt hẳn. 

d) Thời gian đến lúc tắt hẳn: t = N.T

e) Số lần đi vị trí cân bằng đến lúc tắt hẳn: n = 2.N

Bài tập về cộng hưởng

• Điều kiện cộng hưởng: T_r = T_cb

Trong đó:

T_r: Chu kỳ riêng

T_cb: chu kỳ cưỡng bức

• Công thức xác định vận tốc của xe lửa để con lắc dao động mạnh nhất v = L/T_r

Trong đó:

l: chiều dài thanh ray

T_r: là chu kỳ riêng của con lắc

Bài tập về dao động tắt dần của con lắc lò xo

Bài toán: Một vật có khối lượng m, gắn vào lò xo có độ cứng k. Kéo lò xo ra khỏi vị trí cân bằng một đoạn A rồi buông tay ra cho vật dao động. Biết hệ số ma sát của vật với mặt sàn là μ

a) Tìm quãng đường vật đi được đến khí dừng hẳn?

Đến khi vật dừng hẳn thì toàn bộ cơ năng của con lắc lò xo đã bị công của lực ma sát làm triệt tiêu:

b) Độ giảm biên độ sau nửa chu kỳ, sau một chu kỳ

Gọi A1 là biên độ ban đầu của con lắc lò xo, A2 là biên độ sau nửa chu kỳ

ΔA1 gọi là độ giảm biên độ trong nửa chu kỳ.

⇒ Độ giảm biên độ sau một chu kỳ là: 

c) Số dao động đến lúc dừng hẳn 

d) Thời gian đến lúc dừng hẳn 

e) Bài toán tìm vận tốc của vật khi vật đi được quãng đường S

Ta có: W = Wđ + Wt +Ams

⇒ Wđ = W - Wt - Ams

 

Xem thêm các bài viết liên quan hay, chi tiết:

Lý thuyết Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức (mới 2024 + Bài Tập) - Vật lí 12 

Các dạng bài toán Dao động tắt dần là gì, dao động cưỡng bức, dao động duy trì (có đáp án 2024)

50 bài tập Dao động tắt dần, cưỡng bức, duy trì trong đề thi Đại học (có đáp án 2024)