Lý thuyết Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức (mới 2024 + Bài Tập) - Vật lí 12
Tóm tắt lý thuyết Vật lí 12 Bài 4: Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức ngắn gọn, chi tiết sẽ giúp học sinh nắm vững kiến thức trọng tâm Vật lí 12 Bài 2.
Lý thuyết Vật lí 12 Bài 4: Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức
I. 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,…
Thiết bị giảm xóc xe ô tô
Thiết bị cửa tự khép
II. 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.
Mỗi lần xích đu quay lại, người đu lại đẩy nhẹ một cái để duy trì dao động
Đồng hồ quả lắc
III. 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 ) có phương trình , khi đó hệ sẽ dao động cưỡng bức với tần số bằng tần số của ngoại lực, phương trình dao động là:
- 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 và lực cản của môi trường.
Người giữ dây, đẩy và kéo cho xích đu dao động theo ý mình
IV. Hiện tượng cộng hưởng
1. Định nghĩa
Hiện tượng cộng hưởng là hiện tượng biên độ của dao động cưỡng bức tăng đến giá trị cực đại khi tần số f của lực cưỡng bức tiến đến bằng tần số riêng fo của hệ dao động.
2. Giải thích
- Khi fF càng gần fo thì A càng lớn.
- Khi fF = fo thì biên độ của dao động cưỡng bức đạt giá trị cực đại Amax, khi đó xảy ra hiện tượng cộng hưởng.
- Biên độ của dao động cưỡng bức, bao gồm cả Amax sẽ tăng khi:
+ Biên độ của ngoại lực tăng.
+ Sức cản của môi trường giảm.
+ Độ sai khác giảm.
3. Tầm quan trọng của hiện tượng cộng hưởng
- Hiện tượng cộng hưởng xuất hiện rất phổ biến trong thực tế, và tùy vào trường hợp mà nó có thể mang lại lợi ích hoặc gây hại:
+ Cộng hưởng có hại: các hệ dao động như tòa nhà, cầu đường bộ, bệ máy, khung xe, … nếu xảy ra cộng hưởng có thể gây ra hại.
Năm 1850 cầu Angers của Pháp bị sập khi một tiểu đoàn của quân đội Pháp hành quân qua cầu
Cốc bị vỡ khi đặt gần chiếc loa đang hoạt động
+ Cộng hưởng có lợi: cộng hưởng trong hộp đàn, trong kỹ thuật tán sỏi thận bằng siêu âm, … là các ứng dụng có lợi.
Hộp đàn có tác dụng làm tăng cường độ âm phát ra
Trắc nghiệm Vật Lí 12 Bài 4: Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức
Câu 1. Nhận định nào sau đây là sai khi nói về dao động tắt dần?
A. Trong dao động tắt dần, cơ năng giảm dần theo thời gian.
B. Dao động tắt dần là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian.
C. Lực ma sát càng lớn thì dao động tắt càng nhanh.
D. Dao động tắt dần là dao động có biên độ không đổi trong quá trình dao động.
Đáp án: D
Giải thích:
A – Đúng
B – Đúng
C – Đúng
D – Sai, vì biên độ của dao động tắt dần giảm dần theo thời gian.
Câu 2. Khi nói về dao động cưỡng bức, phát biểu nào sau đây không đúng?
A. Tần số của dao động cưỡng bức là tần số riêng của hệ dao động.
B. Biên độ của dao động cưỡng bức chỉ phụ thuộc vào biên độ của lực cưỡng bức.
C. Biên độ của dao động cưỡng bức không phụ thuộc vào lực cản môi trường.
D. Cả A, B, C đều không đúng.
Đáp án: D
Giải thích:
A – Sai, vì tần số của dao động cưỡng bức bằng tần số của lực cưỡng bức.
B – Sai, vì biên độ của dao động cưỡng bức không chỉ phụ thuộc vào biên độ của lực cưỡng bức mà còn phụ thuộc cả vào độ chênh lệch giữa tần số của lực cưỡng bức và tần số riêng của hệ dao động.
C – Sai, vì biên độ của dao động cưỡng bức phụ thuộc vào lực cản môi trường.
Câu 3. Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về dao động tắt dần?
A. Cơ năng của dao động tắt dần không đổi theo thời gian.
B. Biên độ của dao động tắt dần không đổi theo thời gian.
C. Dao động tắt dần có biên độ giảm dần theo thời gian.
D. Dao động tắt dần là dao động chỉ chịu tác dụng của nội lực.
Đáp án: C
Giải thích:
A – Sai, vì cơ năng của dao động tắt dần giảm dần theo thời gian.
B – Sai, vì biên độ của dao động tắt dần giảm dần theo thời gian.
C – Đúng
D – Sai, vì nguyên nhân gây ra dao động tắt dần là lực ma sát và lực cản môi trường (ngoại lực).
Câu 4. Nhận xét nào sau đây là đúng khi nói về dao động cưỡng bức?
A. Dao động cưỡng bức có biên độ không đổi.
B. Tần số của dao động cưỡng bức bằng tần số của lực cưỡng bức.
C. Dao động chịu tác dụng của một ngoại lực cưỡng bức tuần hoàn gọi là dao động cưỡng bức.
D. Cả A, B và C đều đúng.
Đáp án: D
Giải thích:
Dao động chịu tác dụng của một ngoại lực cưỡng bức tuần hoàn gọi là dao động cưỡng bức. Dao động cưỡng bức có biên độ không đổi và tần số bằng tần số của ngoại lực cưỡng bức.
Câu 5. Nhận xét nào sau đây là đúng khi nói về dao động duy trì?
A. Dao động của con lắc đồng hồ là dao động duy trì.
B. Dao động được duy trì bằng cách giữ cho biên độ không đổi mà không làm thay đổi chu kì dao động riêng gọi là dao động duy trì.
C. Trong trò chơi dân gian “đánh đu”, khi người đánh đu làm cho đu dao động với biên độ ổn định thì dao động của hệ lúc đó là dao động duy trì.
D. Cả A, B và C đều đúng.
Đáp án: D
Giải thích:
- Dao động được duy trì bằng cách giữ cho biên độ không đổi mà không làm thay đổi chu kì dao động riêng gọi là dao động duy trì.
- Dao động của con lắc đồng hồ là dao động duy trì. Với loại đồng hồ dây cót, khi lên dây cót, ta đã tích lũy vào dây cót một thế năng nhất định. Dây cót cung cấp năng lượng cho con lắc thông qua một kết cấu trung gian. Cơ cấu này cho phép chính con lắc điều khiển sự cung cấp năng lượng theo chu kì riêng của nó. Ngày nay, người ta thường dùng đồng hồ điện tử. Loại đồng hồ này được cung cấp năng lượng bằng pin.
- Trong trò chơi dân gian “đánh đu”, khi người đánh đu làm cho nó dao động với biên độ ổn định thì dao động của hệ lúc đó là dao động duy trì. Những người chơi đu duy trì dao động của chiếc đu bằng cách truyền năng lượng cho chiếc đu.
Câu 6. Một vật dao động tắt dần có các đại lượng nào sau đây giảm liên tục theo thời gian?
A. Li độ và gia tốc.
B. Li độ và cơ năng.
C. Biên độ và cơ năng.
D. Vận tốc và gia tốc.
Đáp án: C
Giải thích:
Dao động tắt dần có biên độ và cơ năng giảm dần theo thời gian.
Câu 7. Một vật dao động cưỡng bức dưới tác dụng của ngoại lực F = F0cospft (với F0 và f không đổi, t tính bằng s). Tần số dao động cưỡng bức của vật là
A. 0,2f.
B. 0,5f.
C. f.
D. 1,2f.
Đáp án: B
Giải thích:
Tần số của dao động cưỡng bức bằng tần số của ngoại lực.
Tần số dao động cưỡng bức của vật là:
Câu 8. Một hệ dao động cơ đang thực hiện dao động cưỡng bức. Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi
A. tần số của lực cưỡng bức bằng tần số dao động riêng của hệ.
B. tần số của lực cưỡng bức nhỏ hơn tần số dao động riêng của hệ.
C. tần số của lực cưỡng bức lớn hơn tần số dao động riêng của hệ.
D. có thêm một lực cưỡng bức tác dụng vào hệ.
Đáp án: A
Giải thích:
Một hệ dao động cơ đang thực hiện dao động cưỡng bức. Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi tần số của lực cưỡng bức bằng tần số dao động riêng của hệ.
Câu 9. Nhận xét nào sau đây không đúng?
A. Khi không có ma sát con lắc dao động điều hòa với tần số riêng.
B. Hiện tượng cộng hưởng chỉ có hại.
C. Cơ năng của dao động tắt dần giảm dần theo thời gian.
D. Điều kiện xảy ra cộng hưởng là tần số của lực cưỡng bức bằng tần số dao động riêng của hệ.
Đáp án: B
Giải thích:
A – Đúng
B – Sai, vì hiện tượng cộng hưởng vừa có hại vừa có lợi ví dụ trường hợp có lợi như khi chơi đàn ghita, hộp đàn là bộ phận cộng hưởng làm cho âm thanh phát ra to hơn, chuẩn hơn.
C – Đúng
D – Đúng
Câu 10. Một con lắc lò xo có tần số dao động riêng f0. Khi tác dụng vào nó một ngoại lực cưỡng bức tuần hoàn có tần số f thì xảy ra hiện tượng cộng hưởng. Hệ thức nào sau đây đúng?
A. f = 4f0.
B. f = 3f0.
C. f = 2f0.
D. f = f0.
Đáp án: D
Giải thích:
Điều kiện xảy ra cộng hưởng: f = f0
Xem thêm các bài tổng hợp lý thuyết Vật lí lớp 12 đầy đủ, chi tiết khác:
Xem thêm các chương trình khác:
- Giải sgk Hóa học 12 (sách mới) | Giải bài tập Hóa 12
- Lý thuyết Hóa học 12
- Giải sbt Hóa học 12
- Các dạng bài tập Hoá học lớp 12
- Giáo án Hóa học lớp 12 mới nhất
- Giải sgk Toán 12 (sách mới) | Giải bài tập Toán 12 Tập 1, Tập 2
- Các dạng bài tập Toán lớp 12
- Lý thuyết Toán 12
- Chuyên đề Toán lớp 12 mới nhất
- Bài tập Toán lớp 12 mới nhất
- Giáo án Toán lớp 12 mới nhất
- Tóm tắt tác phẩm Ngữ văn 12
- Soạn văn 12 (hay nhất) | Để học tốt Ngữ văn 12 (sách mới)
- Soạn văn 12 (ngắn nhất)
- Tác giả tác phẩm Ngữ văn lớp 12
- Văn mẫu lớp 12
- Giải sgk Sinh học 12 (sách mới) | Giải bài tập Sinh học 12
- Lý thuyết Sinh học 12 | Kiến thức trọng tâm Sinh 12
- Giải sgk Địa Lí 12 (sách mới) | Giải bài tập Địa lí 12
- Lý thuyết Địa Lí 12
- Giải Tập bản đồ Địa Lí 12
- Giải sgk Lịch sử 12 (sách mới) | Giải bài tập Lịch sử 12
- Giải Tập bản đồ Lịch sử 12
- Lý thuyết Lịch sử 12
- Giải sgk Giáo dục công dân 12
- Lý thuyết Giáo dục công dân 12
- Giải sgk Giáo dục quốc phòng - an ninh 12 (sách mới) | Giải bài tập GDQP 12
- Lý thuyết Giáo dục quốc phòng 12 | Kiến thức trọng tâm GDQP 12
- Lý thuyết Tin học 12
- Lý thuyết Công nghệ 12