a Định nghĩa : Dao động của một hệ dỷới tác dụng của một ngoại lực tuần hoàn gọi là dao động cỷỡng bức.. Nói chung tần số f =w p 2 của ngoại lực khác tần số riêng focủa hệ dao động.. b Đ
Trang 1Câu 10.1.
1 a) Định nghĩa : Dao động của một hệ dỷới tác dụng của một ngoại lực tuần hoàn gọi là dao động cỷỡng bức Ngoại lực có biểu thức : Fn= Hsin(wt + j),
H là biên độ của ngoại lực, w là tần số góc của nó Nói chung tần số f =w
p
2 của ngoại lực khác tần số riêng focủa hệ dao
động
b) Đặc điểm của dao động cỷỡng bức : Trong khoảng thời gian nhỏ Dt kể từ lúc bắt đầu có ngoại lực tuần hoàn tác dụng, hệ thực hiện một dao động phức tạp là tổng hợp của dao động riêng và dao động do ngoại lực gây ra Sau đó dao động riêng tắt hẳn,
chỉ còn lại dao động do tác dụng của ngoại lực Đó là dao động c ỡng bức Dao động này có tần số bằng tần số của ngoại lực, biên độ của dao động phụ thuộc vào quan hệ f và fo
c) Sự cộng h ỷởng : Hiện tỷợng mà biên độ của dao động cỷỡng bức tăng nhanh đến một giá trị cực đại khi tần số
f của ngoại lực bằng tần số riêng focủa hệ dao động gọi là sự cộng hỷởng
Thí dụ : + có hại : - Chiếc cầu, bệ máy, trục, khung xe, thành tầu là hệ dao động, có tần số dao động riêng Nếu vì nguyên nhân nào đó mà tần số của ngoại lực bằng tần số riêng dẫn đến sự cộng hỷởng kết quả có thể gẫy, đổ + có lợi : - Mạch chọn sóng trong máy thu vô tuyến Khi tần số của sóng điện từ tới bằng tần số dao động riêng của mạch thì trong mạch có sự cộng hỷởng, cỷờng độ dòng điện tăng lên và ta có thể chọn đỷợc sóng cần thu
- Các thí dụ khác
2 Bảng so sánh :
Đại lỷợng Con lắc lò so Mạch dao động điện từ
Trang 2Phỷơng trình dao động riêng
Tần số dao động riêng
Năng lỷợng dao động riêng
Tác nhân làm tắt dần
Tác nhân cỷỡng bức
Điều kiện cộng hỷởng
Điều kiện cộng hỷởng nhọn
&&x + w0 2
x = 0
x = Asin(wot +j)
wo= k m
W = 1
2mw o
2
A2 = 1
2kA 2
lực ma sát fm ngoại lực tuần hoàn:
Fn= H sin (wt + j)
w = wo
fmnhỏ(lựcmasátnhỏ)
dòng điện, hiệu điện thế
&&q + w0 2
q = 0
q = Qosin(wot +j)
wo= 1 LC
W = 1 2
Q
C =
1
2 LI
o 2
o 2
điện trở R hiệu điện thế xoay chiều
u = Uosin(wt + j)
w = wo
điện trở R nhỏ
Câu 10.2.
1 Xác đinh chu kì dao động Gọi t1là thời gian quả cầu đi từ A về vị trí cân bằng
I, thời gian này bằng 1
4chu kì của con lắc có chiều dài l và có điểm treo O
t
1=1
42
1
2
g
l g
= = 0,5018 s
Gọi t
2là thời gian quả cầu đi từ I đến điểm biên B, thời gian này bằng1
4chu kì
của con lắc có chiều dài l/2 và có điểm treo O1
t2=1
42
1
1
2 2 0 3548
1
t
s
Nhỷ vậy chu kì dao động của quả cầu là :
Trang 3T = 2(t1+ t2) =p l
g 1
1 2 +
ổ ố
ỗỗ
ỗỗ ửứữữữữ= 1,71s
2 Vì các biên độ góc a1, a2rất nhỏ nên ta coi nhỷ quả cầu dao động quanh vị trí cân bằng I trên một đỷờng thẳng nằm ngang
Gọi biên độ AI và BI là a1và a2
a1= la1= 1 3,14
180 3 = 0,052m, a1= 5,2cm
Để tínha2ta áp dụng định luật bảo toàn cơ năng :
E(B)= E(A),
mg l
2(1 - cosa2) = mgl(1 - cosa1),
1
4
1 2
2
2
1 2
mgla = mgla a2=a1 2 ,
a2=1
2
2
2 5 2
2 2
2
1
.a = la = , ằ 3,7cm
Đồ thị
3 Khi rơi xuống đến vị trí cân bằng, thế năng của con lắc
ở A biến đổi hoàn toàn thành động năng lúc sắp va
chạm vào vật cản Vì va chạm là đàn hồi nên sau khi va chạm
quả cầu bật trở lại với động năng lúc trỷớc va chạm
Do đó nó lại lên đỷợc đến A Kết quả là quả cầu dao động từ A
đến I với chu kì là
T =1
2 2
l
g = 1s
Đồ thị dao động
Trang 4Độ dịch chuyển của ảnh theo chiều truyền ánh sáng khi chùm sáng đi qua bản thủy tinh.
a =a
n
= ổ
-ố
ỗỗ
ỗ ửứữữữữ
1 1 1
với l = 5,7cm và n = 1,5 thì a = 1,9cm
Gọi d và d’ là khoảng cách từ thấu kính đến vật AB và đến màn ảnh (khi ch a đặt bản thủy tinh trên đ ờng truyền ánh sáng) Kí hiệu bản thủy tinh là L và thấu kính là O Ta có các sơ đồ tạo ảnh sau:
- Khi đặt bản thủy tinh tr ớc thấu kính
ABứứđ A1B1ứứđ A2B2
d1 d‘1
với d1= d - a ; d’1= d’ và A1B1= AB; A2B2= 10mm
- Khi đặt bản thủy tinh sau thấu kính:
ABứứđ A’1B’1ứứđ A’2B’2
d2 d’2 với d2= d ; d’2= d’ - a và A’1B’1= A’2B’2; A’2B’2= 8,1mm
Độ phóng đại của các ảnh là
|k1| = A B
A B =
A B AB
2 2
1 1
2 2
|k2| = A' B'
AB =
A' B' AB
k =
A B A' B' =
10 8,1
1
2
2 2
2 2
ẵ
ẵ
ẵ ẵ
ẵ
Mặt khác ta có:
|k1| = d'
d =
d'
d - a ; |k | =
d'
d =
d' - a d
1
1
2
2
2
k
k =
dd' (d - a) (d' - a) =
10 8,1
1
ẵ
ẵ
ẵ ẵ
ẵ
Trang 5Ta lại có:
d(d' - a)
d' (d - a)= 1 (2)
(1) và (2) cho ta d
(d - a) =
10 8,1 =
100 81
2
2
vì d > 0 và d - a > 0 nên ta có d
d - a =
10 9
d = 10a = 19cm
Thay vào (2), ta đ ợc d’ = 19cm
Tiêu cự của thấu kính là
f = d d'
d + d' =
(d - a)d'
d - a + d' =
(19 - 1,9)19
19 - 1,9 + 19
1 1
f = 9cm
|k | = d'
d - a =
19
19 - 1,9 =
19 17,1 =
1 0,9 =
A B AB
1
2 2
AB = 0,9 A2B2= 0,9.10 = 9 mm
Vậy
a) Tiêu cự của thấu kính là f = 9cm
b) Chiều cao của vật AB : AB = 9mm
c) Khoảng cách từ vật AB đến thấu kính : d = 19cm ; đến màn ảnh d + d’ = 38cm