slide bài giảng vật lí 12 tiết 01 dao động điều hòa

Ví dụ về dao động điều hòa-Chuyển động của Pittông trong xi lanh... Ví dụ về dao động điều hòa-Chuyển động của Pittông trong xi lanh... • Dao động cơ là sự chuyển động qua lại một vị trí

Chương 1: DAO ĐỘNG CƠ

BÀI 1: DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

1 Dao động cơ

2 Phương trình dao động điều hòa

3 Chu Kỳ, tần số , tần số góc trong dao động điều hòa

4 Vận tốc và gia tốc trong dao động điều hòa

5 Đồ thị trong dao động điều hòa

Ví dụ về dao động điều hòa-Chuyển động của Pittông trong xi lanh

Ví dụ về dao động điều hòa-Chuyển động của Pittông trong xi lanh

1.Dao động cơ.

a Thế nào là dao động cơ ?

• Dao động cơ là sự chuyển động qua lại một vị trí cân bằng xác định lặp đi lặp lại nhiều lần

• Ví dụ cành cây đung đưa trước gió, thuyền nhấp nhô tại chổ neo

b Dao động tuần hoàn

* Dao động tuần hoàn là dao động cứ sau một

khoảng thời gian xác định vật lặp lại trạng thái

như cũ

2.Phương trình dao động điều hịa

M chuyển động đều trên

một đường tròn tâm O,

t=0 vật ở vị trí Mo, xác

Ở thời điểm t, vật ở

vị trí Mt , xác định bởi

góc (ωt +ϕ )

Ox là 0P có toạ độ x:

(ωt+ϕ )

·

x OP OM cosOM P= = t t

x

M0

ϕ

Mt

ωt

+

P

vì hàm cos là hàm điều hòa nên hình chiếu của P là hàm điều hòa

Kết Luận: Hình chiếu

của một chất điểm

chuyển động tròn đều

lên một trục nằm trong

mặt phẳng quỹ đạo là một dao động điều hòa

M0

Mt

ωt

+

P

b Định nghĩa:

Dao động điều hòa là dao động trong đó li độ của vật là một hàm cosin (hay sin) của thời gian

x=Acos(ωt+φ)

c Phương Trình dao động điều hòa

Phương trình dao động điều hòa có dạng

Trong đó:

x: li độ: là vị trí của vật so với gốc tọa độ

A: Biên độ dao động:là giá trị cực đại của li độ

(ωωt+φ) (rad) pha dao động tại thời điểm t

φ pha ban đầupha ban đầu

3.Chu Kỳ, tàn số, tần số góc của dao động điều hòa

a Chu kỳ T(s)là khoảng thời gian vật thực hiện được một dao động toàn phần

b Tần số f(Hz) là số dao động toàn phần vật thực hiện trong một s

f=1/T

T

π

4 Vận tốc và gia tốc trong dao động điều hòa

a Vận tốc là đạo hàm của li độ theo thời gian

• Vận tốc biến thiên điều hòa cùng tần số với li độ nhưng nhanh pha hơn 1 góc π/2

0

x = ± ⇒ =A v

b Gia tốc

Gia tốc là đạo hàm của vận tốc theo thời gian

Gia tốc: a=x”=v’= -ω 2 Acos(ωt+φ)=-ω 2 x

•Gia tốc biến thiên cùng tần số nhưng sớm hơn vận tốc 1 góc π/2, ngược pha so với li độ

•Ở vị trí Cân bằng x=0  a=0 a=0

•Ở vị trí biên a có độ lớn cực đạix = ±A

5.Đồ thị dao động điều hòa

Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của x vào thời gian nó là đường hình sin

6 Cũng cố

Là dao động sau một thời gian T(s) thì vật trở về trạng thái cũ { Trạng thái cũ là cùng

vị trí cũ và cùng chiều chuyển động }

Li độ : x=Acos(ωt+φ) )

Vận tốc: v=x’=-ωAcos(ωt+φ+ π/2) Gia tốc: a=x”=v’= -ω 2 Acos(ωt+φ)=-ω 2 x

I-Dao động tuần hoàn ?

Các đại lượng đặc trưng ?

III-Dao động điều hòa ?

Có phải là dao động

tuần hoàn không ?

III-Vận tốc

và

Gia tốc ?

IV-Các phương pháp biểu diễn DĐĐH ?

II-Phương trình

Động lực học của

dao dộng điều hòa ?

0

"

"

+

↔









=

=

−

=

=

x

x Const m

k

kx mx

F

ω ω

Phương trình Động học

Có nghiệm là một hàm điều hòa:

x=Acos(ωt+φ))

Tần số góc

Lực kéo về €

k

Dao động có phương trình mà vế phải được

mô tả bằng hàm sin hay cosin theo thời gian: x=Acos(ωt+φ) với A>0,ω,φ là 3 hằng

số (ωt+φ): Pha dao động ; φ: Pha ban đầu A=xCĐ =|xCT|>0 : Biên độ dao động

Vì: xt=xt+T với T=2π/ωω hay f= ω/2ππ

Vậy: Dđđh là dao động tuần hoàn

+ Chu kỳ T là thời gian thực hiện một dao động toàn phần hay một chu trình + Tần số f(hz) =1/T là số chu trình thực hiện trong 1(s)

+Dùng đồ thị (x,t) dạng sin +Biểu diễn bằng vetơ quay Hình minh họa !

x , v, a biến đổi điều hòa cùng tần số f nhưng v nhanh pha hơn x góc π/2

a ngược pha với x a ngược pha với x

x = A; A; v = ωA ; a = ω 2 A

+Chu kỳ

l T

mg l

k∆ = → = 2 π ∆

+Chiều dài

lò xo















+

=

+

∆ +

=

−

∆ +

=

2

) ( min max

0 max

0 min

l l

l

A l l

l

A l l

l

CB

+Khi A>Δl : 1 chu kỳ

lò xo giản,nén 2 lần

Nén từ -Δl  -A

Giản từ -Δl  A

Dựa vào hình vẽthời

Gian nén, giãn !

V-Lập phương trình

dao động điều hòa dựa vào

Các yếu tố nào ?

Điều kiện ban đầu

φ

Sự kích thích dao độngA

ϕ ϕ

ϕ

ϕ

→

















>

→

<

<

→

>

=

=

0 cos

0

0 cos

0

cos 0

v v

A x t

2

2 2 2

2

|

|

ω ω

ω

v x a

v l x

x

CT

=

VI-Đặc điểm của con lắc lò xo

treo thẳng đứng ?

Dựa vào tính

tuần hoàn hay đặc tính

của hệ dao động ω m

k T

f = =

= π π

ω 2 2







∆

<

↔

−

∆

∆

≥

↔

=

+

∆

=

l A A

l k

l A F

A l k F

CT

CĐ

) (

0

)  (

+ Lực đàn hồi

( Khác với

( Khác với lực kéo về)

VII-Các vấn đề cần lưu ý !

+Vận tốc trung bình trong 1 chu kỳ bằng 0 +Tốc độ trung bình v tb =s/t

+Tốc độ trung bình trong một chu kỳ v tb =4A/T

+ Quãng đường vật đi trong T/2 luôn là 2A +Quãng đường vật đi trong thời gian t ? Phân tích: t=nT/2+Δt với 0<Δt<T/2

S 1 =2nA là quãng đường đi trong nT/2

S 2 là quãng đường đi trong Δt (dùng giản đồ

+ Thời gian ngằn nhất để vật đi từ x 1 đền x 2 ?

Dùng giản đồ Fresnel













=

=

−

=

A x A

x t

2 2

1 1 1

2 cos

cos  

ϕ

ϕ ω

ϕ ϕ

1.Gia tốc của một chất điểm dao động điều hòa bằng 0 khi ?

2.Trong dao động điều hòa đại lượng nào sau đây không đổi theo thời gian ?

3.Một vật dao động điều hòa với biên độ A(cm), chu kỳ T(s) theo phương Ox Thời gian ngắn nhất để vật nặng đi từ VTCB đến li độ x=+A/2 là?