pHƯƠNG PHÁP Tùy theo từng bài toán và sở trường từng người, ta có thể dùng giản đồ vecto hoặc công thức lượng giác để giải các bài tập loại này Lưu ý: nếu có một phương trình dao động thành phần dạng sin thì phải đổi phương trình này sang dạng cos rồi mới tính toán hoặc vẽ giản đồ vecto
Trang 1PH NG PHÁP
+ Hai dao ng iu hoà cùng ph ng cùng tn s:
Ph ng trình dao ng dng: x1 = A1cos(ωt + ϕ1)
x2 = A2cos(ωt + ϕ2)
x = x1 + x2 = Acos(ωt + ϕ)
a)
A2 = A12 + A22 + 2A1A2 cos (ϕ2 - ϕ1)
Nu hai dao ng thành phn có pha:
cùng pha: ∆ϕ = 2kπ Amax = A1 + A2
ngc pha: ∆ϕ = (2k + 1)π Amin = A1−A2
vuông pha: (2 1)
2
ϕ
1 2
lch pha bt kì: A1−A2 ≤A≤A1+A2
tan
ϕ
+
=
+ Nu có n dao ng iu hoà cùng ph ng cùng tn s:
x1 = A1cos(ωt + ϕ1)
………
xn = Ancos(ωt + ϕn) Dao ng tng hp là: x = x1 + x2 + x3… = A cos(ωt + ϕ)
+ Nu bit mt dao ng thành phn x1 = A1cos(ωt + ϕ1) và dao ng tng hp
x = Acos(ωt + ϕ) thì dao ng thành phn còn li là x2 = A2cos(ωt + ϕ2) vi A2 và ϕ2 c
xác nh bi: A2
2 = A2 + A2
1 - 2 AA1 cos (ϕ - ϕ1) , tanϕ2 =
1 1
1 1
cos cos
sin sin
ϕ ϕ
ϕ ϕ
A A
A A
−
−
Phng pháp dùng máy tính:
Khi ng ch ng trình tính toán s phc: Mode 2 => hin th CMPLX
Nhp A1 shift (-) ϕ1 + A1 shift (-) ϕ2
Nhn shift 2 chn 3 hin th dng biên và góc
thành phn x1, x2
Trang 2CÁC VÍ D MINH HA
VD1: Cho 2 dao ng iu hòa :
1 5 cos(2 )
4
π
4
π
Tìm dao ng tng hp x = x1 +x2 ?
2
π
= + cm Bx=5 2 cos(2 )πt cm
2
π
4
π
HD:
D thy x1 và x2 vuông pha x là ng chéo hình vuông hng thng ng lên ( hình v)
=> 5 2 cos(2 )
2
π
VD2. Mt vt tham gia ng thi hai dao ng: x1 = 3cos(5πt +
3
π ) (cm) và
x2= 3 3cos(5πt +
6
π ) (cm) Tìm ph ng trình dao ng tng hp
2 1
2 2
2
1 +A + A A −
) 30 cos(
60 cos
) 30 sin(
60 sin
0 2
0 1
0 2
0 1
A A
A A
+ + = tan(410)
Vy: x = 7,9cos(5πt +
180
41 π ) (cm)
VD3. Chuyn ng ca mt vt là tng hp ca hai dao ng iu hòa cùng ph ng cùng tn
s có các ph ng trình là: x1 4cos(10t )
4
π
= + (cm) và x2 = 3cos(10t +
4
3 π ) (cm) Xác nh vn tc cc i và gia tc cc i ca vt
HD:
2 1
2 2
2
1 A 2 A A cos 90
A + + = 5 cm vmax = ωA = 50 cm/s = 0,5 m/s;
amax = ωA = 500 cm/s2 = 5 m/s2
VD4. Dao ng tng hp ca hai dao ng iu hòa cùng ph ng có biu thc
x = 5 3cos(6πt +
2
π ) (cm) Dao ng th nht có biu thc là x1 = 5cos(6πt +
3
π ) (cm) Tìm biu thc ca dao ng th hai
HD :
Ta có: A2 = 2 2 1cos( 1)
1 2
ϕ
ϕ −
−
1 1
1 1
cos cos
sin sin
ϕ ϕ
ϕ ϕ
A A
A A
−
−
= tan
3
2 π Vy: x2 = 5cos(6πt +
3
2 π )(cm)
A
x
0
1
A
2
A
α
Trang 3VD5 Mt vt có khi lng 200 g thc hin ng thi hai dao ng iu hòa cùng ph ng
cùng tn s vi các ph ng trình: x1 = 4cos(10t +
3
π ) (cm) và x2 = A2cos(10t + π) Bit c nng ca vt là W = 0,036 J Hãy xác nh A2
ω
m
W
= 0,06 m = 6 cm; A2 = A2
1+ A2
2+ 2A1A2cos(ϕ2 - ϕ1)
A2
2- 4A2 – 20 = 0 A2 = 6,9 cm
VD6. Vt khi lng 400 g tham gia ng thi 2 dao ng iu hòa cùng ph ng vi các
ph ng trình x1 = 3sin(5πt +
2
π ) (cm); x2 = 6cos(5πt +
6
π ) (cm) Xác nh c nng, vn tc cc i ca vt
HD :
Ta có: x1 = 3sin(5πt +
2
π ) (cm) = 3cos5πt (cm);
A = 2 cos( 30 0 )
2 1
2 2
2
1 A A A
Vy: W =
2
1 mω2A2 = 0,1,33 J; vmax = ωA = 81,7 cm/s
VD7 Mt vt có khi lng 200 g tham gia ng thi ba dao ng iu hòa cùng ph ng vi
các ph ng trình: x1 = 5cos5πt (cm); x2 = 3cos(5πt +
2
π ) (cm) và x3 = 8cos(5πt -
2
π ) (cm)
Xác nh ph ng trình dao ng tng hp ca vt
HD:
2 3 2
2
1 (A A)
tanϕ =
1
3 2
A
A
=
tan(-4
π )
Vy: x = x2 + x2 + x3 = 5 2cos(5πt -
4
π ) (cm)
VD8 Hai dao ng iu hoà cùng ph ng cùng tn s f = 10 Hz, có biên ln lt là
100 mm và 173 mm, dao ng th hai tr pha
2
π so vi dao ng th nht Bit pha ban u ca dao ng th nht b ng
4
π Vit các ph ng trình dao ng thành phn và ph ng trình dao ng tng hp
HD:
A = 2 cos( 90 0 )
2 1
2 2
2
1 +A + A A −
) 45 cos(
45 cos
) 45 sin(
45 sin
0 2
0 1
0 2
0 1
− +
− +
A A
A A
= tan(-150)
Vy: x = 200cos(20πt -
12
π ) (mm)
VD9: Mt vt có khi lng m = 500g thc hin ng thi hai dao ng iu hoà cùng ph ng có ph ng trình
dao ng ln lt là: x1 = 3cos(5πt)cm; x2 = 5cos(5πt)cm
+ Tính lc kéo v cc i tác d!ng vào vt
+ Xác nh thi im vt qua ly x = 4cm ln th 2011
Trang 4HD
Ta có ∆ϕ = 0 nên: A = A1 + A2 = 8 cm
Vy: ph ng trình dao ng t∀ng hp là : x = 8cos(5πt)cm
=> Lc kéo v cc i tác d!ng lên vt : 2
max
+ S# d!ng vòng trong lng giác : Chu k∃ dao ng T = 2π = 0, 4s
ω
Thi im u tiên vt qua v trí M :
ω
Thi im vt qua ly x = 4cm ln th 2021
1
t 1005T t = + = 412, 067s
VD10: Vt có khi lng m = 200g thc hin ng thi hai dao ng iu hoà cùng ph ng cùng tn s có
ph ng trình dao ng ln lt : x 1 = 4cos t(π + ϕ)cm, x2 5cos t cm
6
π
Bit biên dao ng tng hp cc i
a Tìm ϕ , vit ph ng trình dao ng tng hp khi ó
b Xác nh thi im vt qua ly x = - 4,5cm ln th 40
6
π
ϕ = , A = A1 + A2 = 9cm
Ph ng trìn dao ng tng hp: x 9cos t cm
6
π
b S# d!ng vòng tròn lng giác:
Thi im u tiên vt qua ly x = - 4,5cm vt M1:
1
cos
1
1
2
∆ϕ
ω
Thi im cui cùng vt M2:
2
∆ϕ π
ω
Thi im vt qua ly x - - 4,5cm ln th 40 là:
1 2
1 2
2 3
= + + = + + =37,17s
VD11: Mt cht im thc hin ng thi hai dao ng iu hoà cùng ph ng, biu thc có dng:
1
6
π
3
π
Xác nh thi im vt qua li x = − 3cmln 2012 theo chiu d ng
2 2
A sin A sin
3
π
S# d!ng vòng tròn lng giác: Thi im u tiên vt qua ly x = − 3cmtheo chiu d ng là qua M2,
ta có:
M0
M
M0
M1
M2
Trang 5x 3 5 cos
12
∆ϕ
ω
Thi im vt qua ly x = − 3cmln 2012 theo chiu d ng là:
1
t t = + 2011T =2011,42s
2
π
π +
cm;
2
x = 2cos t π − π cm Mt vt thc hin ng thi hai dao ng trên
Xác nh thi im vt qua ly x = 2 2cm ln th 100
Tính quãng ng vt nng i c trong thi gian 10,25s
Ta có: A = 2 2
x y
y
A tan
A
ϕ = = -1 ϕ =
4
−π
ϕ = 3
4
π
Bin lun Chn ϕ=3
4
πrad Vy ph ng trình dao ng tng hp là x 2 2c t 3 cm
4
S# d!ng vòng tròn lng giác:
Thi im u tiên vt qua M1: t1 T 1s
Trong m&i chu k∃ vt qua v trí biên d ng ch∋ mt ln Vy ln th 100
1
t t = + 99T = 198,5s
b Lp t∋ s: t
0,5T=10,25
Do ó: s1= 10.2A 20A =
Quãng ng vt i trong thi gian t1= 0,5T, 0, 25 =0,25s 1 t1 s2 A
4
π
Vy quãng ng tng cng mà vt i c là s = s1 = s2 = 21A = 42 2cm
VD13: Cho bn dao ng iu cùng ph ng cùng tn s góc có ph ng trình ln lt là:
1
3
π
2
4
2
3
π
Mt vt có khi lng m 500g = thc hin ng thi bn dao ng trên
Xác nh thi im vt qua ly x = - 3 6cm ln th 9
x 6 6cos 20 t
4
π
S# d!ng vòng tròn lng giác:
Thi im u tiên vt qua M:
ω
M&i chu k∃ vt qua cùng mt v trí hai ln Do ó ln th 9: t t = 1+ 4T =0,421s
M0
M1
O
M0
M
v
Trang 6VD14: Cho hai ph ng trình dao ng iu hòa cùng ph ng cùng tn s có ph ng trình
1 1
6
π
và x2= A cos 4 t2 ( π − π)cm Ph ng trình dao ng tng hp:
x 9cos 4 t = π − ϕ cm Bit biên A2 có giá tr cc i Tính giá tr ca A1
HD
2
2
α
T (1) A2maxkhi ( = 900: A2 A 2A 18cm
1 2
Tam giác OAA2 vuông ti A nên ta có:
VD15: Dao ng tng hp ca hai dao ng iu hòa cùng ph ng có biu thc
2
π
Dao ng th nht có biu thc là x1 5cos 6 t cm
3
π
Tìm biu thc ca dao ng th hai
HD:
a Ph ng trình dao ng tng hp: x x = 1+ x2⇔ A A = 1 + A 2 A 2=A A (1) − 1
Chiu lên Ox, Oy:
2X
2 2
x y 2y
2
1 1
Vy ph ng trình dao ng th hai là: x2 5cos 5 t 2 cm
3
π
VD16: Mt cht im thc hin ng thi 2 dao ông iu hoà cùng ph ng:
1 1
3
π
2
π
Ph ng trình dao ng tng hp là
x 5cos 10 t = π + ϕ cm Tính giá tr ln nht biên dao ng A2max?
Áp d!ng nh lý hàm s sin:
2
2 1
A sin
ϕ + ϕ
Vì (, A không i A 2max khi và ch∋ khi 1 1
2max
1 sin
2
ϕ + ϕ
α
A
A1
A
/
6
x
y
A1
A
A
Trang 7
VD17: Mt vt thc hin ông thi 2 dao ng iu hòa:
( )
1 1
x = A cos ω t cm, x2 = 2,5 3cos(ω + ϕ t 2)cmvà ngi ta thu c biên dao ng tng hp là
là 2,5 cm Bit A1 t cc i Hãy xác nh )2
HD
1
1
A
α
A1 có giá tr cc i khi sinα = 1
2
π
α =
2
1max
sin
5
Vy ph ng trình dao ng tng hp là: x 2,5cos t cm
3
π
VD18: Cho bn dao ng iu cùng ph ng cùng tn s góc có ph ng trình ln lt là:
1
3
π
2
4
2
3
π
Mt vt có khi lng m 500g = thc hin ng thi bn dao ng trên Xác
nh thi im vt qua ly x = - 3 6cm ln th 9
HD
Ph ng trình dao ng tng hp: x x = 1 + x 2 + x 3 + x 4 = A cos(ω + ϕ t )
x 6 6cos 20 t
4
π
S# d!ng vòng tròn lng giác:
Thi im u tiên vt qua M:
ω
M&i chu k∃ vt qua cùng mt v trí hai ln Do ó ln th 9:
1
t t = + 4T =0,421s
VD20: Mt vt có khi lng m = 200g thc hin ng thi hai dao ng iu hoà cùng ph ng
1
3
π
3
π
a Tính gia tc ca vt ti thi im t = 0,25s Ly π ≈ 2 10
b Xác nh thi im vt qua ly x = 3,5cm ln th 20 theo chiu âm
2
HD
a Ph ng trình dao ng tng hp: x 7 cos 2 t
3
π
Gia tc:a = −ω 2 x = 27 cos 2 t 28 cos2 140 3
A2
ϕ
A
α
A1
M0
M
v
M1
Trang 8
b X# d!ng vòng tròn lng giác:
Thi im u tiên vt qua ly x = 3,5cm theo chiu âm vt M1:
1
ω
Thi im vt qua ly x = 3,5cm ln th 20 theo chiu âm là:
1
t t = + 19T =19,33s
c Ta có h thc liên h: 2 2 2 2 2
VD21: Mt vt có khi lng m = 400g tham gia ng thi hai dao ng iu hoà cùng ph ng có ph ng
trình dao ng ln lt x1 4cos 5 2t
2
π
cm, x 2 = A cos 5 2t 2 ( + π)cm Bit ln vn tc ca vt ti thi
im ng nng b ng th nng là 40cm/s
a Tìm ph ng trình dao ng tng hp
b Tính nng lng dao ng, vit biu thc ca ng nng và th nng theo thi gian
ω
Hai dao ng thành phn vuông pha: 2 2 2 2
7 6
π
ϕ =
Vy :x1 4 3 cos 5 2t 7 cm
6
π
b Nng lng dao ng ca vt là: 1 2 2
2
= ω =0,048J Biu thc ca ng nng: 2( ) 2
7
6
π
Biu thc ca th nng: 2( ) 2
t
7
6
π
c Ta có:
ω
2
π
π +
cm;
2
x = 2cos t π − π cm Mt vt thc hin ng thi hai dao ng trên
a Tìm ph ng trình dao ng tng hp
b Xác nh thi im vt qua ly x = 2 2cm ln th 100
c Tính quãng ng vt nng i c trong thi gian 10,25s
HD
a Ph ng trình dao ng tng hp: x = x1 + x2 = A cos t(π + ϕ)cm(1)
Ta có: A = 2 2
x y
y
A tan
A
ϕ = = -1 ϕ =
4
−π
ϕ = 3
4
π
Bin lun Chn ϕ=3
4
π
rad Vy ph ng trình dao ng tng hp là
M0
M1
O
Trang 94
b S# d!ng vòng tròn lng giác:
Thi im u tiên vt qua M1: t1 T 1s
Trong m&i chu k∃ vt qua v trí biên d ng ch∋ mt ln Vy ln th 100
1
t t = + 99T = 198,5s
c Lp t∋ s: t
0,5T=10,25
Do ó: s1= 10.2A 20A =
Quãng ng vt i trong thi gian t1= 0,5T, 0, 25 =0,25s 1 t1 s2 A
4
π
Vy quãng ng tng cng mà vt i c là s = s1 = s2 = 21A = 42 2cm
VD23: Cho hai dao ng iu hoà cùng ph ng cùng tn s góc có ph ng trình ln lt là
1
2
π
2
π
Mt vt thc hin ng thi hai dao ng trên
Tính quãng ng cht im i c t thi im t1 = 4,25s n thi im t2 = 4,375s
HD
Ph ng trình dao ng tng hp: x = x1 + x2 = Acos(2π + ϕ t ) (1)
Chiu (1) lên Ox, Oy ta có:
Ax = A1x + A2x = A1 = 2; Ay = A1y + A2y = 0 – A2 = -2
A = 2 2
x y
x
A tg A
ϕ = = -1
4
π
4
π
Bin lun Chn 3
4
π
4
π
Ta có:
1
1
T
4
, 2
1
t
4
π
, 2
A 2
π
Suy ra quãng ng cht im i c t thi im t1 = 4,25s n thi im t2 = 4,375s là:
VD24: Dao ng tng hp ca hai dao ng iu hòa cùng ph ng có biu thc
2
π
Dao ng th nht có biu thc là x1 5cos 6 t cm
3
π
Bit khi lng ca cht im là m = 500g Tính lc kéo v tác d!ng vào cht im ti thi im ban
u, và lc kéo v cc i
max
F = m A ω =10,68N Ti thi im t = 0: x 5 3cos cm 0 F 0
2
π
Trang 10
VD25: Mt vt có khi lng không i, thc hin ng thi hai dao ng iu hòa có
ph ng trình dao ng ln lt là x1= 10 cos 2 t( π + ϕ)cm; x2 A cos 2 t2 cm
2
π
thì dao ng tng hp là x A cos 2 t cm
3
π
Khi nng lng dao ng ca vt cc i thì biên dao
ng A2 có giá tr là bao nhiêu
HD
V giãn véc t nh hình v : A A = 1 + A 2
Theo nh lí sin trong tam giác: A A 1 A sin 1
A
α
α
Amax khi sin 1 Amax 2A1 20cm
2
π
Nng lng dao ng ca vt cc i khi A cc i vy: A 1 ⊥ A 2
Suy ra A2 = 2 2
1
A − A = 10 3 (cm)
A2sin(ω t )
A Dao ng th nht cùng pha vi dao ng th hai
B Dao ng th nht ngc pha vi dao ng th hai
C Dao ng th nht vuông pha vi dao ng th hai
D Dao ng th nht tr pha so vi dao ng th hai
Câu 2: Hai vt dao ng iu hoà có cùng biên và tn s dc theo cùng mt ng thng
% lch pha ca hai dao ng này là
Câu 3: Mt vt thc hin ng thi hai dao ng iu hòa cùng ph ng, cùng tn s, có biên
ln lt là 8cm và 6cm Biên dao ng tng hp không th nhn các giá tr b ng
Câu 4: Mt vt tham gia ng thi hai dao ng iu hoà cùng ph ng, cùng tn s có
ph ng trình x1 = 3cos(10πt + π/6)(cm) và x2 = 7cos(10π t + 13 π/6)(cm) Dao ng tng hp
có ph ng trình là
A x = 10cos(10πt + π/6)(cm) B x = 10cos(10π t + 7 π/3)(cm)
C x = 4cos(10πt + π/6)(cm) D x = 10cos(20πt + π/6)(cm)
Câu 5: Mt vt tham gia ng thi vào hai dao ng iu hoà cùng ph ng, cùng tn s vi
ph ng trình là : x1 = 5cos(4π t+ π/3)cm và x2 = 3cos(4π t+ 4π/3)cm Ph ng trình dao ng
ca vt là
A x = 2cos(4π t+π/3)cm B x = 2cos(4π t+ 4π/3)cm
C x = 8cos(4π t+π/3)cm D x = 4cos(4π t+π/3)cm
Câu 6: Mt vt thc hin ng thi hai dao ng iu hoà cùng ph ng, cùng tn s có
ph ng trình dao ng là x1 = 2cos(2t +π/3)(cm) và x2 = 2cos(2t -π/6)(cm) Ph ng
trình dao ng tng hp là
π/6
O π/3
A 2
A
A 1
Trang 11
A x = 2cos(2t +π/6)(cm) B x =2cos(2t +π/12)(cm).
C x = 2 3cos(2t +π/3)(cm) D x =2cos(2t -π/6)(cm)
Câu 7: Mt vt thc hin ng thi hai dao ng iu hoà cùng ph ng, cùng tn s 10Hz và
có biên ln lt là 7cm và 8cm Bit hiu s pha ca hai dao ng thành phn là π/3 rad
Tc ca vt khi vt có li 12cm là
A 314cm/s B 100cm/s C 157cm/s D 120πcm/s
Câu 8: Mt vt thc hin ng thi hai dao ng iu hoà cùng ph ng, cùng tn s có
ph ng trình : x1 = A1cos(20t +π/6)(cm) và x2 = 3cos(20t +5π/6)(cm) Bit vn tc ca vt
khi i qua v trí cân b ng có ln là 140cm/s Biên dao ng A1 có giá tr là
Câu 9: Mt vt thc hin ng thi 3 dao ng iu hoà cùng ph ng, cùng tn s f = 5Hz
Biên dao ng và pha ban u ca các dao ng thành phn ln lt là A1 = 433mm, A2 =
150mm, A3 = 400mm; ϕ1 = 0 , ϕ2 = π / 2 , ϕ3 = − π / 2 Dao ng tng hp có ph ng trình dao
ng là
A x = 500cos(10 πt +π/6)(mm) B x = 500cos(10 πt -π/6)(mm)
C x = 50cos(10 πt +π/6)(mm) D x = 500cos(10 πt -π/6)(cm)
Câu 10: Mt vt nh∀ có m = 100g tham gia ng thi 2 dao ng iu hoà, cùng ph ng
cùng tn s theo các ph ng trình: x1 = 3cos20t(cm) và x2 = 2cos(20t -π/3)(cm) Nng lng
dao ng ca vt là
A 0,016J B 0,040J C 0,038J D 0,032J
Câu 11: Mt vt thc hin ng thi hai dao ng iu hòa cùng ph ng, cùng tn s, có
biên ln lt là 3cm và 7cm Biên dao ng tng hp có th nhn các giá tr b ng
Câu 12: Mt vt có khi lng m = 200g, thc hin ng thi hai dao ng iu hoà cùng
ph ng, cùng tn s có ph ng trình: x1 = 6cos(5 π t − π / 2)cm và x2 = 6cos5π tcm Ly π 2
=10 T∋ s gi∗a ng nng và th nng ti x = 2 2cm b ng
Câu 13: Cho mt vt tham gia ng thi 4 dao ng iu hoà cùng ph ng, cùng tn s có
ph ng trình ln lt là x1 = 10cos(20πt +π/3)(cm), x2 = 6 3cos(20πt)(cm), x3 =
4 3cos(20πt -π/2)(cm), x4 = 10cos(20πt +2π/3)(cm) Ph ng trình dao ng tng hp có
dng là
A x = 6 6cos(20πt +π/4)(cm) B x = 6 6cos(20πt -π/4)(cm)
C x = 6cos(20πt +π/4)(cm) D x = 6cos(20πt +π/4)(cm)
Câu 14: Mt vt có khi lng m, thc hin ng thi hai dao ng iu hoà cùng ph ng,
cùng tn s có ph ng trình: x1 = 3cos(ω t π + / 6)cm và x2 = 8cos(ω t − 5 π / 6)cm Khi vt qua li
x = 4cm thì vn tc ca vt v = 30cm/s Tn s góc ca dao ng tng hp ca vt là
A 6rad/s B 10rad/s C 20rad/s D 100rad/s
A2cos(20πt +π
A Dao ng th nht sm pha h n dao ng th hai mt góc π/3
B Dao ng th nht tr pha h n dao ng th hai mt góc (-π/3)
C Dao ng th hai tr pha h n dao ng th nht mt góc π/6
D Dao ng th hai sm pha h n dao ng th nht mt góc (-π/3)
3cos(20πt +π
... Hai dao ng iu hoà ph ng tn s f = 10 Hz, có biên ln lt100 mm 173 mm, dao ng th hai tr pha
2
π so vi dao ng th nht Bit pha. .. t = + = 41 2, 067s
VD10: Vt có khi lng m = 200g thc hin ng thi hai dao ng iu hoà ph ng tn s có
ph ng trình dao ng ln lt : x = 4cos t(π... m/s2
VD4. Dao ng tng hp ca hai dao ng iu hịa ph ng có biu thc
x = 3cos(6πt +
2
π ) (cm) Dao ng th nht