ðịnh nghĩa: Dao ñộng cưỡng bức là dao ñộng ñược tạo ra và duy trì nhờ ngoại lực biến thiên tuần hoàn thời gian.. Vì thế chu kì của dao ñộng cưỡng bức bằng chu kì của ngoại lực tác dụng.
Trang 1Khóa học LTðB môn Vật lí –Thầy ðoàn Công Thạo Bài 5 Dao ñộng cưỡng bức và sự cộng hưởng
Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng ñài tư vấn: 1900 58-58-12 Trang | 1
-BÀI 5 DAO ðỘNG CƯỠNG BỨC VÀ SỰ CỘNG HƯỞNG
Bài tập Cho một con lắc của ñồng hồ quả lắc Ban ñầu có biên ñộ góc αo = 60 Sau khoảng thời gian ∆t = 10 chu
kì thì biên ñộ góc giảm chỉ còn 40 Biết rằng phần mất mát năng lượng ñó chỉ là 60% tổng năng lượng ñã mất Biết rằng chu kì dao ñộng riêng của con lắc là 0,5s Cho π2 = 10 ðể dao ñộng ñược duy trì người ta phải dùng một máy bù năng lượng, tìm công suất của máy bù năng lượng ñó
Giải
Ta có chu kì dao ñộng của con lắc
2
2
4
g
π
π
Trong khoảng thời gian ∆t = 10T = 5s thì năng lượng mất mát do ma sát hoặc lực cản là ∆E=mgh B−mgh B'
2
2 0 0 2 0
0 0
B
l
h =l −c α = l α = l α = α
'
0
o B
l
h =l −c α = l α = l α = α
2
Theo ñiều kiện bài ta có 100
60
E
E=∆
Vậy ñiều kiện dao ñộng duy trì Abù = E → Pbù = Aù
t
∆
Dao ñộng cưỡng bức và cộng hưởng
1 Dao ñộng cưỡng bức
a ðịnh nghĩa: Dao ñộng cưỡng bức là dao ñộng ñược tạo ra và duy trì nhờ ngoại lực biến thiên tuần hoàn thời
gian
b ðặc ñiểm:
- Trong thời gian ñầu, dao ñộng của vật rất phức tạp, nó là tổng hợp của dao ñộng riêng và dao ñộng do ngoại lực Sau khoảng thời gian ∆t nào ñó dao ñộng riêng tắt hẳn chỉ còn dao ñộng do ngoại lực Vì thế chu kì của dao ñộng cưỡng bức bằng chu kì của ngoại lực tác dụng
- Biên ñộ của dao ñộng cưỡng bức phụ thuộc vào chênh lệch giữa tần số của dao ñộng cưỡng bức và tần số dao ñộng riêng Khi tần số dao ñộng cưỡng bức xấp xỉ bằng tần số dao ñộng riêng thì biên ñộ của dao ñộng cưỡng bức tăng lên ñạt giá trị rất lớn, hiện tượng ñó gọi là hiện tượng cộng hưởng
- Thời gian tồn tại của dao ñộng cưỡng bức phụ thuộc vào thời gian tác dụng của ngoại lực, khi ngoại lực không còn thì dao ñộng cưỡng bức cũng tắt
o
α
B
h
α
'
B
h
α
'
o
α
Trang 2Khĩa học LTðB mơn Vật lí –Thầy ðồn Cơng Thạo Bài 5 Dao động cưỡng bức và sự cộng hưởng
Hocmai.vn – Ngơi trường chung của học trị Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 Trang | 2
-2 Hiện tượng cộng hưởng
a ðịnh nghĩa: Cộng hưởng là hiện tượng biên độ của dao động cưỡng bức đạt giá trị cực đại khi tần số dao
động cưỡng bức bằng tần số dao động riêng
b ðiều kiện: Chu kì dao động cưỡng bức bằng với chu kì dao động riêng (fcb = fr, ωcb = ωr)
c ðặc điểm: Biên độ của dao động cưỡng bức phụ thuộc vào ma sát và lực cản mơi trường Khi ma sát và lực
cản mơi trường nhỏ thì biên độ cộng hưởng rất lớn (cộng hưởng nhọn) và ngược lại
d Ứng dụng
Bài tập
Bài 1 Một người đi xe đạp đèo sau xe một xơ nước Biết tần số dao động riêng của nước là f Xe đi đều trên
đường bê tơng cĩ rãnh, các rãnh cách đều nhau là l Tìm vận tốc của xe cần tránh để nước trong xơ khơng bi sĩng mạnh nhất
Giải
Chu kì dao động riêng 1
r
T f
=
Khi sĩng mạnh nhất thì tần số dao động cưỡng bức bằng tần số dao động riêng Vậy để khơng sĩng mạnh nhất thì chu kì dao động cưỡng bức khác chu kì dao động riêng
1
CB
Bài 2 Một chiếc cầu cĩ tần số dao động riêng là f, một đồn quân đi đều trên cầu, biết bước chân người lính là l
Tìm vận tốc của đồn quân để cầu dễ bị sập nhất
Bài 3 Trong toa tàu cĩ treo 1 chùm nho bằng một sợi day chum, biết chiều dài tự nhiên là lo, lúc cân bằng là l, biết gia tốc trọng trường là g Chiều dài của các thanh ray trên đường ray là L Khi tàu chuyển động hãy giải thích tại sao cĩ những lúc chum nho dao động với vận tốc rất lớn Tìm vận tốc của đồn tàu lúc đĩ
Ta cĩ chu kì dao động T r 2 m
k
π
=
Khi cân bằng mg = k∆l = k (l - lo) m l l0 T r 2 l l0
π
Ta cĩ
CB
L
T
v
= Khi dao động mạnh nhất thì TCB = Tr Từ đây ta cĩ thể tính ra v