- Tìm ví dụ về hiện tượng cộng hưởng xảy ra trong cuộc sống.

- Đánh giá sự có lợi hay có hại của hiện tượng cộng hưởng trong trường hợp đó.

* Trả lời:

Hiện tượng cộng hưởng là khi một hệ vật lý dao động ở một tần số nhất định, nếu gặp tác động từ một ngoại lực có cùng tần số, hệ sẽ dao động mạnh hơn. Hiện tượng này có thể có cả lợi và hại trong đời sống, tùy thuộc vào cách áp dụng và kiểm soát. Dưới đây là một số ví dụ:

- Cộng hưởng trong cầu treo:

+ Ví dụ: Trường hợp nổi tiếng là vụ sập cầu Tacoma Narrows ở Mỹ vào năm 1940. Cây cầu này bị phá hủy do hiện tượng cộng hưởng, khi gió thổi qua tạo ra dao động có tần số bằng với tần số dao động riêng của cầu.

+ Đánh giá: Đây là một tác động tiêu cực của hiện tượng cộng hưởng. Khi không được kiểm soát, cộng hưởng có thể gây thiệt hại lớn cho các công trình kiến trúc. Để phòng ngừa, các kỹ sư thường phải tính toán tần số dao động riêng và thiết kế cấu trúc để tránh hiện tượng cộng hưởng.

- Cộng hưởng trong nhạc cụ:

+ Ví dụ: Đàn guitar, violin, và các nhạc cụ khác đều sử dụng hiện tượng cộng hưởng để khuếch đại âm thanh. Khi dây đàn rung, cộng hưởng với hộp đàn sẽ làm âm thanh trở nên lớn và vang hơn.

+ Đánh giá: Đây là lợi ích của cộng hưởng trong việc khuếch đại âm thanh, tạo ra âm thanh ấm và phong phú hơn. Hiện tượng này là điều cần thiết trong việc thiết kế và chế tạo các loại nhạc cụ.

- Cộng hưởng trong kỹ thuật y tế (chụp cộng hưởng từ MRI):

+ Ví dụ: MRI là kỹ thuật hình ảnh y học sử dụng hiện tượng cộng hưởng từ để tạo ra hình ảnh chi tiết của các cơ quan nội tạng.

+ Đánh giá: Đây là một ứng dụng tích cực của cộng hưởng trong y tế, giúp phát hiện các bệnh lý phức tạp mà không cần phẫu thuật xâm lấn. MRI hoạt động dựa trên nguyên lý cộng hưởng từ hạt nhân (nuclear magnetic resonance) và là công cụ chẩn đoán vô cùng hiệu quả.

- Cộng hưởng trong cầu thang máy (hiệu ứng cộng hưởng bước chân):

+ Ví dụ: Nếu một nhóm người bước đi cùng nhịp trên cầu thang hoặc sàn, hiện tượng cộng hưởng có thể xảy ra, gây ra rung động lớn hơn. Trường hợp cầu thang hoặc sàn không được thiết kế đúng, điều này có thể gây nguy hiểm.

+ Đánh giá: Đây là một tác động tiêu cực tiềm ẩn, đặc biệt trong các công trình đông người. Để tránh cộng hưởng trong trường hợp này, thường phải thiết kế kiến trúc để phân tán các tần số dao động.

* Mở rộng:

Dao động cưỡng bức và hiện tượng cộng hưởng

1. Dao động cưỡng bức

- Để dao động không tắt dần, người ta thường tác dụng vào nó một ngoại lực cưỡng bức biến thiên tuần hoàn. Khi đó dao động của vật được gọi là dao động cưỡng bức

- Vật dao động với tần số bằng tần số của ngoại lực cưỡng bức

2. 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 f0 của hệ dao động gọi là hiện tượng cộng hưởng

 

- Điều kiến f=f0 là điều kiện cộng hưởng

3. Lợi ích và tác hại của hiện tượng cộng hưởng

- Hiện tượng cộng hưởng có lợi: hộp cộng hưởng của các nhạc cụ như đàn ghita, violon,… có vai trò giúp cho không khí trong hộp có thể dao động cộng hưởng với những tần số dao động khác nhau của dây đàn

- Hiện tượng cộng hưởng có hại: những hệ dao động như tòa nhà, cầu, bệ máy, khung xe,… đều có tần số riêng. Không để cho các hệ ấy chịu tác dụng của các lực cưỡng bức mạnh có tần số bằng tần số  riêng của hệ nếu không nó làm cho các hệ ấy dao động mạnh, dẫn đến đổ hoặc gãy

Sơ đồ tư duy về “Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức và hiện tượng cộng hưởng”

 

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

Lý thuyết Vật lí 11 Bài 4: Dao động tắt dần - Dao động cưỡng bức và hiện tượng cộng hưởng

Giải Vật lí 11 Bài 4: Dao động tắt dần - Dao động cưỡng bức và hiện tượng cộng hưởng