- Vật có vận tốc lớn nhất khi qua VTCB, nhỏ nhất khi qua vị trí biên nên trong cùng một khoảng thời gian quãng đường đi được càng lớn khi vật ở càng gần VTCB và càng nhỏ khi càng gần vị [r]
Trang 1I DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ
1 Phương trình dao động:
- Định nghĩa: dđđh là 1 dđ được mô tả bằng 1 định luật dạng cos (hoặc sin), trong đó A, , là những hằng số
- Chu kì: T = = = (trong đó n là số dao động vật thực hiện trong thời gian t)
+ Chu kì T: Là khoảng thời gian để vật thực hiện được 1 dđ toàn phần Đơn vị của chu kì là giây (s).
+ Tần số f: Là số dđ toàn phần thực hiện được trong 1 giây Đơn vị là Héc (Hz)
- Tần số góc: = 2f = ;
- Phương trình dao động: x = Acos(t + )
+ x : Li độ dđ, là khoảng cách từ VTCB đến vị trí của vật tại thời điểm t đang xét (cm)
+ A: Biên độ dđ, là li độ cực đại (cm) Đặc trưng cho độ mạnh yếu của dđđh Biên độ càng lớn năng lượng dđ càng lớn Năng lượng của vật dđđh tỉ lệ với bình phương của biên độ
+ : Tần số góc của dđ (rad/s) Đặc trưng cho sự biến thiên nhanh chậm của các trạng thái của dđđh Tần số góc của dđ càng lớn thì các trạng thái của dđ biến đổi càng nhanh
+ : Pha ban đầu của dđ (rad) Để xác định trạng thái ban đầu của dđ, là đại lượng quan trọng khi tổng hợp dđ
+ (t + ) : Pha của dđ tại thời điểm t đang xét
Lưu ý : Trong quá trình vật dđ thì li độ biến thiên điều hòa theo hàm số cos (x thay đổi theo thời gian t), nhưng các đại
lượng A, , là những hằng số Riêng A, là những hằng số dương.
2 Vận tốc tức thời: v = x’ = -Asin(t + ) = Acos(t + +/2)
v luôn cùng chiều với chiều chuyển động (vật chuyển động theo chiều dương thì v>0, theo chiều âm thì v<0)
3 Gia tốc tức thời: a = v’ = x’’ = -2Acos(t + ) = 2Acos(t + + ) = -2x ;
a luôn hướng về vị trí cân bằng
4 Vật ở VTCB: x = 0; v Max = A; aMin = 0
Vật ở biên: x = ± A; v Min = 0; aMax = 2 A
5 Hệ thức độc lập:
; a = - 2x
2
A
6 Cơ năng:
2 2 đ
1
2
t m A
= kA2 = hằng số
Với
đ
1
1
A x
n
n
n
7 lực hồi phục ( lực kéo về, hợp lực tác dụng lên vật)
F hp = - ma = m 2 x F hpmax = m 2 A
Chú ý: Khi vật dao động điều hoà có tần số góc là , tần số f, chu kỳ T Thì:
- Vận tốc biến thiên điều hòa cùng , f và T nhưng sớm (nhanh) pha hơn li độ 1 góc /2
- Gia tốc biến thiên điều hòa cùng , f và T nhưng ngược pha với li độ, sớm pha hơn vận tốc góc /2
- Động năng và thế năng biến thiên với tần số góc 2, tần số 2f, chu kỳ T/2
- Khoảng thời gian giữa hai lần vất có vận tốc bằng không là T/2
- Khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp động năng bằng thế năng là T/4 ( đây cũng là khoảng thời gian mà vật cách đều VTCB)
- gia tốc, lực hồi phục luôn hướng về VTCB
- Khi vật chuyển động ra biên ( VTCB ra ±A) luôn là Cđ chậm dần
- Khi vật chuyển động về VTCB luôn là cđ nhanh dần
Trang 2- Công thức đổi sin thành cos và ngược lại:
+ Đổi thành cos: -cos = cos( + )
sin = cos( /2)
+ Đổi thành sin: cos = sin( /2)
-sin = sin( + )
==> v = -Asin(t + ) = Acos(t + + /2)
==> a = -2Acos(t + ) = 2Acos(t + + )
8 Chiều dài quỹ đạo: s = 2A
9 Quãng đường đi trong 1 chu kỳ luôn là 4A; trong 1/2 chu kỳ luôn là 2A
Quãng đường đi trong l/4 chu kỳ khi vật đi từ VTCB đến vị trí biên hoặc ngược lại là A.
10 Các bước lập phương trình dao động dao động điều hoà: x = Acos(t + )
Cách 1: lập bằng tay
- Tìm A : + Từ VTCB kéo vật 1 đoạn x0 rồi buông tay cho dđ thì A = x 0
+ Từ pt: A 2 = x 2 + hoặc A 2 = x 2 +
+ A = s/2 với s là chiều dài quĩ đạo chuyển động của vật
+ Từ ct : vmax = A ==> A = + A =
+ Tìm : = ; = ; = 2f =
+ Tìm : Tùy theo đầu bài Chọn t = 0 là lúc vật có li độ x = [ ] , vận tốc v = [ ]
==> ==> = [ ? ]
Lưu ý: + Vật chuyển động theo chiều dương thì v > 0, ngược lại v < 0
+ Có thể xđ bằng cách vẽ đường tròn lượng giác và đk ban đầu
Cách 2: lập bằng máy
- Xác định dữ kiện: tìm , và tại thời điểm ban đầu ( t = 0 ) tìm x0,
0
v v
Chú ý : nếu vật chuyển động theo chiều dương thì v 0 lấy dấu + và ngược lại
- Dùng máy tính FX570 ES trở lên
+ mode 2
+ nhập:
0
( chú ý: chữ i là trong máy tính) + ấn : SHIFT 2 3 =
Máy tính hiện A
11 Khoảng thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí có li độ x 1 đến x 2
- Sử dụng mối liên hệ giữa dao động điều hoà và chuyển đường tròn đều
- Dựa vào công thức của cđ tròn đều: = .t
==>
.T t
2
- Chú ý: là góc quét được của bk nối vật cđ trong khoảng tgian t và do đó ta phải xđ tọa độ đầu x1 tương ứng góc
1 và tọa độ cuối x2 tương ứng góc 2
Bảng tính nhanh
A
M'1 M'2
O
A
x
0 x1 -A
Trang 30 ÷ ±A/2 /6 T/12
0 ÷
A 3 2
A 3
2
÷ ±A
0 ÷
A 2
2
;
A 2 2
÷ ±A
A ÷
A 2
2
; -A÷
A 2 2
A ÷
A 3
2
; -A÷
A 3 2
12 Quãng đường vật đi được từ thời điểm t 1 đến t 2 t = t2 – t1
Tư duy loại này: trong thời gian T/2 ( góc quay trên vòng tròn là: ) vật dđđh sẽ đi được quãng đường là 2A Ta dễ xác định quãng đường đi được nếu thời gian là nhỏ hơn T/2 ( góc quay nhỏ hơn ) dựa vào vòng tròn lượng giác
Cách làm:
Bước bắt buộc: tìm vị trí ban đầu: t = t 1 tìm x 1 và v 1 ( chỉ quan tâm >0 hay <0 hay = 0)
Cách 1: tách t theo T/2
2 t
n,p n 0, p
T
( như vậy thời gian vật đi xẽ là t =nT/2 + 0,pT/2)
Vậy quãng đường vật đi là S = n2A + S’
S’ là quãng đường vật đi được trong thời gian 0,pT/2 kể từ vị trí x1, v1 Để xác định nó ta dùng vòng tròn lượng giác ( góc quay từ vị trí ban đầu = 0,pT/2 = .0,p)
Cách 2: Tìm ngay góc quay.
t
n, p n 0, p
( như vậy để đi hết thời gian t trên vòng tròn sẽ quay góc n + 0,p)
- khi quay góc n vật đi được quãng đường n2A
- khi quay góc = .0,p từ vị trí ban đầu ( x1, v1) ta dựa vào vòng trọn lượng giác ta tìm được quãng đường đi là
S’
- vậy quãng đường vật đi được là S= n2A + S’
( Nếu không thích tính theo T/2 ( góc quay ) thì các em có thể làm tính theo T ( góc quay 2) nhưng phải nhớ là trong một T ( góc quay 2) vật đi được quãng đường là 4A)
+ Tốc độ trung bình của vật đi từ thời điểm t 1 đến t 2 : 2 1
tb
S v
với S là quãng đường tính như trên.
+ vận tốc trung bình của vật
tb
v
-A
M
O
P
2 M
M
P 2
2
Trang 4- Vật có vận tốc lớn nhất khi qua VTCB, nhỏ nhất khi qua vị trí biên nên trong cùng một khoảng thời gian quãng đường
đi được càng lớn khi vật ở càng gần VTCB và càng nhỏ khi càng gần vị trí biên
- Sử dụng mối liên hệ giữa dao động điều hoà và chuyển động tròn đều Góc quét = t
- Quãng đường lớn nhất khi vật đi từ M1 đến M2 đối xứng qua trục sin (hình 1)
max 2A sin 2 sin
t
- Quãng đường nhỏ nhất khi vật đi từ M1 đến M2 đối xứng qua trục cos (hình 2)
2 (1 os ) 2 (1 os )
min
t
- Lưu ý: Trong trường hợp t > T/2
T
trong đó
2
T
n N t
+ Trong thời gian 2
T n
quãng đường luôn là 2nA + Trong thời gian t’ thì quãng đường lớn nhất, nhỏ nhất tính như trên
t
min
t
+ Tốc độ trung bình lớn nhất và nhỏ nhất của trong khoảng thời gian t:
max
ax
tbm
S v
min
tb min
S v
t với Smax; Smin tính như trên.
( Nếu bài toán nói thời gian nhỏ nhất đi được quãng đường S thì ta vẫn dùng các công thức trên để làm với S =
S max ; Nếu bài toán nói thời gian lớn nhất đi được quãng đường S thì ta vẫn dùng các công thức trên để làm với S
= S min ; nếu muốn tìm n thì dùng 2 , ( 0, )
S
14 Bài toán xđ li độ, vận tốc dđ sau (trước) thời điểm t một khoảng t
* Xác định góc quét Δϕ trong khoảng thời gian t : Δϕ=ω Δt
* Từ vị trí ban đầu (OM1) quét bán kính một góc lùi (tiến) một góc Δϕ , từ đó xác định M2 rồi chiếu lên Ox xác định x
* Cách khác: ADCT lượng giác: Cos( ) = -Cos; Cos( + /2) = -Sin;
Sin = 1 Cos 2 ; Cos(a + b) = Cosa.Cosb – Sina.Sinb để giải
15 Bài toán xđ thời điểm vật đi qua vị trí x đã biết (hoặc v, a, W t , W đ , F) lần thứ N
Cách tư duy làm loại bài này:
* Trong một chu kỳ T ( 2) vật đi qua x 2 lần nếu không kể đến chiều chuyển động, nếu kể đến chiều chuyển động thì
sẽ đi qua 1 lần
* Xác định M0 dựa vào pha ban đầu ( x0, v0 chỉ quan tâm <0 hay>0 hay =0)
* Xác định M dựa vào x (hoặc v, a, Wt, Wđ, F)
* Áp dụng công thức t= Δϕ
ω (với ϕ=M0OM )
Lưu ý: Đề ra thường cho giá trị n nhỏ, còn nếu n lớn thì tìm quy luật để suy ra nghiệm thứ N.
Các loại thường gặp và công thức tính nhanh
- qua x không kể đến chiều
+ N chẵn
2
2
2
N
( t2 thời gian để vật đi qua vị trí x lần thứ 2 kể từ thời điểm ban đầu)
+ N lẻ:
Trang 51
2
N
( t1 thời gian để vật đi qua vị trí x lần thứ 1 kể từ thời điểm ban đầu)
- qua x kể đến chiều ( + hoặc -)
1
( 1)
t N T t ( t1 thời gian để vật đi qua vị trí x theo chiều đầu bài quy định lần thứ 1 kể từ thời điểm ban đầu)
16 Xác định số lần vật đi qua x trong thời gian từ t 1 đến t 2 (t = t2 – t1)
Cách tư duy làm loại bài này:
* Trong một chu kỳ T ( 2) vật đi qua x 2 lần nếu không kể đến chiều chuyển động, nếu kể đến chiều chuyển động thì
sẽ đi qua 1 lần
* Xác định M1 dựa vào t1 và PT x,v ( x1, v1 chỉ quan tâm <0 hay>0 hay =0)
* Xác định M dựa vào x (hoặc v, a, Wt, Wđ, F)
* Áp dụng công thức t tìm số lần
Các loại thường gặp và công thức tính nhanh
, ( 0, )
t
- nếu không kể đến chiều: N = 2n + N’
N’ là số lần đi qua x khi trên vòng trong lượng giác quay được góc 0,p.2 kể từ vị trí ban đầu
- Nếu kể đến chiều: N = n + N’
N’ là số lần đi qua x theo chiều bài toán quy định khi trên vòng trong lượng giác quay được góc 0,p.2 kể từ vị trí ban đầu
17 Xác định thời gian vật đi được quãng đường S
Cách tư duy làm bài:
Trong T/2 chu kỳ vật đi được quãng đường 2A Nếu quãng đường nhỏ hơn 2A thì ta dễ xác định được thời gian cần dựa vào vòng tròn lượng giác và công thức t= Δϕ
ω
Cách làm:
, ( 0, )
2
S
Như vậy để đi hết quãng đường thì vật cần
+ nT/2 thời gian và t’ thời gian đi hết quãng đường 0,p2A
t = nT/2 + t’
để tìm t’ ta dùng vòng trọn lượng giác và như vậy để đi hết quãng đường 0,p2A trên vòng tròn quay góc (
'
)
18 Dao động có phương trình đặc biệt:
* x = a Acos(t + ) với a = const - Biên độ là A, tần số góc là , pha ban đầu
- x là toạ độ, x0 = Acos(t + ) là li độ - Tọa độ vị trí cân bằng x = a, tọa độ vị trí biên x = a A
- Vận tốc v = x’ = x0’, gia tốc a = v’ = x” = x0”
- Hệ thức độc lập: a = -2x0 ;
0 ( )v
* x = a Acos2(t + ) (ta hạ bậc)
- Biên độ A/2; tần số góc 2, pha ban đầu 2
19 Đo chu kỳ bằng phương pháp trùng phùng
Để xác định chu kỳ T của một con lắc lò xo (con lắc đơn) người ta so sánh với chu kỳ T0 (đã biết) của một con lắc khác (T T0)
Hai con lắc gọi là trùng phùng khi chúng đồng thời đi qua một vị trí xác định theo cùng một chiều
Thời gian giữa hai lần trùng phùng
0
0
TT
T T
Nếu T > T0 = (n+1)T = nT0
Trang 6Nếu T < T0 = nT = (n+1)T0 với n N*
20 Trong khoảng thời gian t con lắc 1 thực hiện được N 1 dao động , con lắc 2 thực hiện được N 2 dao động thì
t = N1T1 = N2T2
21 Va chạm
m2 bay với vận tốc v0 đến va chạm vào m1 đang đứng yên thì vận tốc m1 sau va chạm là:
+ va chạm mền ( 2 vật làm một)
2 0
m v v
Năng lượng mất mát trong va chạm
d(truoc) d(sau)
W W Wtruoc Wsau
( công thức này có thể dùng tính biên độ sau va chạm)
+ va chạm đàn hồi:
2 0
2 m v v
* Nếu vị trí va chạm là li độ x0 thì biên độ sau va chạm tính theo công thức sau
' 2
m v
( trong đó m’ = m1 + m2 nếu là va chạm mền, m’ = m1 nếu là va chạm đàn hồi)
II CON LẮC LÒ XO
1 Tần số góc:
k m
; chu kỳ:
2
T
k
; tần số:
k f
Điều kiện dao động điều hoà: Bỏ qua ma sát, lực cản và vật dao động trong giới hạn đàn hồi
- con lắc lò xo nằm ngang l = 0
- con lắc thẳng đứng l = mg/k ;
;
2
T
- Con lắc trên mặt phẳng nghiêng l = mgsin/k ;
sin
;
2
sin
T
2 Cơ năng:
W
2m A 2kA
3 chiều dài con lắc lò xo l = l 0 + l + x
+ Chiều dài lò xo tại VTCB: l CB = l 0 + l (l 0 là chiều dài tự nhiên)
+ Chiều dài cực tiểu (khi vật ở vị trí cao nhất):
l Min = l 0 + l – A
+ Chiều dài cực đại (khi vật ở vị trí thấp nhất):
l Max = l 0 + l + A
l CB = (l Min + l Max )/2
max min
A=
2
+ Khi A >l (Với Ox hướng xuống):
- Thời gian lò xo nén 1 lần là thời gian ngắn nhất để vật đi
từ vị trí x1 = -l đến x2 = -A
- Thời gian lò xo giãn 1 lần là thời gian ngắn nhất để vật đi
từ vị trí x1 = -l đến x2 = A,
Lưu ý: Trong một dao động (một chu kỳ) lò xo nén 2 lần
và giãn 2 lần
4 Lực kéo về hay lực hồi phục
- Đặc điểm: * Là lực gây dao động điều hòa cho vật
* Luôn hướng về VTCB
x
A -A lNén 0
Giãn
Hình vẽ thể hiện thời gian lò xo nén và
giãn trong 1 chu kỳ
l
giãn O
x A
-A nén
l
giãn O
x A -A
Hình a (A < l) Hình b (A > l)
Trang 7* Biến thiên điều hoà cùng tần số với li độ
- Lực làm vật dđđh là lực hồi phục: F hp = -kx = -m2x
===> F hp max = kA = m 2 A là lúc vật đi qua các vị trí biên.
F hp min = 0 lúc vật qua VTCB.
5 Lực đàn hồi là lực đưa vật về vị trí lò xo không biến dạng:
Có độ lớn Fđh = k(l +x)
( trong công thức này luôn chọn chiều dương là chiều biến dạng của lò xo, l>0 lò xo bị dãn, l<0 lò xo bị
nén)
* Với con lắc lò xo nằm ngang thì lực kéo về và lực đàn hồi là một (vì tại VTCB lò xo không biến dạng)
* Với con lắc lò xo thẳng đứng:
+ Độ lớn lực đàn hồi có biểu thức:
* Fđh = kl + x với chiều dương hướng xuống
* Fđh = kl - x với chiều dương hướng lên
+ Lực đàn hồi cực đại (lực kéo): FMax = k(l + A) = FKmax (lúc vật ở vị trí thấp nhất)
+ Lực đàn hồi cực tiểu:
* Nếu A < l FMin = k(l - A) = FKMin
* Nếu A ≥ l FMin = 0 (lúc vật đi qua vị trí lò xo không biến dạng)
==> Lực đẩy (lực nén) đàn hồi cực đại: FNmax = k(A - l) (lúc vật ở vị trí cao nhất)
6 Lưu ý:
- Trong một dao động (một chu kỳ) lò xo nén 2 lần và giãn 2 lần
- Vật dđđh đổi chiều chuyển động khi lực hồi phục đạt giá trị lớn nhất
- Thế năng của vật dđđh bằng động năng của nó khi 2
A
x
7 cắt lò xo
Một lò xo có độ cứng k, chiều dài l được cắt thành các lò xo có độ cứng k1, k2, … và chiều dài tương ứng là l 1 , l 2, … thì có:
kl = k 1 l 1 = k 2 l 2 = …
l = l 1 + l 2 +…
8 Ghép lò xo:
* Nối tiếp 1 2
k k k cùng treo một vật khối lượng như nhau thì: T2 = T1 + T2
* Song song: k = k1 + k2 + … cùng treo một vật khối lượng như nhau thì: 2 12 22
9 Gắn lò xo k vào vật khối lượng m1 được chu kỳ T1, vào vật khối lượng m2 được T2, vào vật khối lượng m1+m2 được chu kỳ T3, vào vật khối lượng m1 – m2 (m1 > m2) được chu kỳ T4 Thì ta có:
10 Chịu tác dụng của ngoại lực ban đầu không đổi thì chỉ ảnh hưởng đến VTCB không ảnh hưởng tời chu kỳ
- THĐB: con lắc lò xo dao động theo phương thẳng đứng trong chất lỏng khối lượng riêng D, vật có diện tích đáy
là S:
k SDg m
11 Con lắc lò xo nằm ngang có khôi lượng m 1 đang dao động với biên độ A 1 thả nhẹ nhành một vật có khối lượng
m 2 lên trên thì cơ năng không đổi nên biên độ không đổi A 1 = A 2 ,
+ tần số góc thay đổi
2
k
12.Điều kiện để vật m 2 nằm yên trên m 1 trong quá trình dđđh ( m 1 và m 2 cùng dao động điều hòa)
- Con lắc lò xo dao động theo phương thẳng đứng, hoặc m 1 và m 2 được nối bằng 1 sợi dây treo thẳng đứng
Trang 8- con lắc dao động theo phương ngang
ax
Chú ý: đôi khi ta gặp bài toán cón phải kết hợp thêm biểu thức
để trả lời câu hỏi III CON LẮC ĐƠN
1 Tần số góc:
g l
; chu kỳ:
2
2 l
T
g
; tần số:
g f
Điều kiện dao động điều hoà: Bỏ qua ma sát, lực cản và 0 << 1 rad hay S0 << l
- Chu kì dđ của con lắc đơn phụ thuộc vào độ cao, vĩ độ địa lí và nhiệt độ của môi trường Vì gia tốc rơi tự do g phụ
thuộc vào độ cao so với mặt đất và vĩ độ địa lí, còn chiều dài của con lắc l phụ thuộc vào nhiệt độ.
+ Khi đưa con lắc lên cao gia tốc rơi tự do giảm nên chu kì tăng Chu kì tỉ lệ nghịch với căn bậc hai của gia tốc.
+ Khi nhiệt độ tăng, chiều dài con lắc tăng nên chu kì tăng Chu kì tỉ lệ thuận với căn bậc hai chiều dài con lắc.
+ Chu kì của con lắc ở độ cao h so với mặt đất: '
R h
R
Gia tốc rơi tự do trên một hành tinh ở độ cao h 2 0 2
G = 6,67.10-11Nm2/kg2 ; M là khối lượng hành tinh, R là bán kính hành tinh
+ Chu kì của con lắc ở nhiệt độ t’ so với nhiệt độ t:
' 1
t
t
Chiều dài dây ở nhiệt độ t là: l = l0(1+ t) ; l0là chiều dài ở 00C, là hệ số nở dài
+ Khi chu kì dđ của con lắc đồng hồ tăng thì đồng hồ chạy chậm và ngược lại
==> Thời gian nhanh chậm trong t giây:
'
2 Lực hồi phục :
2
l
Lưu ý: + Với con lắc đơn lực hồi phục tỉ lệ thuận với khối lượng.
+ Với con lắc lò xo lực hồi phục không phụ thuộc vào khối lượng
3 Phương trình dao động:
s = S0cos(t + ) hoặc α = α0cos(t + ) với s = αl, S0 = α0l
v = s’ = -S0sin(t + ) = -lα0sin(t + )
a = v’ = -2S0cos(t + ) = -2lα0cos(t + ) = -2s = -2αl
- Lưu ý: S 0 đóng vai trò như A còn s đóng vai trò như x
4 Hệ thức độc lập:
* a = -2s = -2αl *
*
0
;
1
S s
n
n
5 Cơ năng:
W
Trang 9- Cơ năng: W = W t + W đ
+ Thế năng: W t = mgh = mgl (1 - cos) ( mgl
2
2
, nếu nhỏ) h = l (1 - cos) + Động năng : W đ =
- ở vị trớ biờn : W = W tmax = mgh 0 với h 0 = l (1 - cos 0 )
- ở VTCB : W = W đmax = với v0 là vận tốc cực đại
- ở vị trớ bất kỡ : W = mgl (1 - cos) +
- Vận tốc của con lắc khi qua VTCB : v 0 =
- Vận tốc của con lắc khi qua vị trớ cú gúc lệch : v =
- Lực căng dõy : T = + mgcos hoặc T = mg(3cosα – 2cosα 0 )
6 Tại cựng một nơi con lắc đơn chiều dài l 1 cú chu kỳ T1, con lắc đơn chiều dài l 2 cú chu kỳ T2, con lắc đơn chiều dài l 1
+ l 2 cú chu kỳ T3,con lắc đơn chiều dài l 1 - l 2 (l 1 >l 2) cú chu kỳ T4 Thỡ ta cú:
T = T - T
7 thời gian chạy nhanh chậm đồng hồ
- Lưu ý: * Nếu T > 0 thỡ đồng hồ chạy chậm (đồng hồ đếm giõy sử dụng con lắc đơn)
* Nếu T < 0 thỡ đồng hồ chạy nhanh
* Nếu T = 0 thỡ đồng hồ chạy đỳng
* Thời gian chạy sai mỗi ngày (24h = 86400s):
ΔT
θ = 86400(s) T
Công thức tính gần đúng về sự thay đổi chu kỳ tổng quát của con lắc đơn (chú ý là chỉ áp dụng cho sự thay đổi các yếu tố là nhỏ):
0
9 Khi con lắc đơn chịu thờm tỏc dụng của lực phụ khụng đổi:
- Lực phụ khụng đổi thường là:
* Lực quỏn tớnh: F ma
, độ lớn F = ma ( F a
)
Lưu ý: + Chuyển động nhanh dần đều a v (v
cú hướng chuyển động) + Chuyển động chậm dần đều a v
* Lực điện trường: F qE
, độ lớn F = qE (Nếu q > 0 F E
; cũn nếu q < 0 F E
)
* Lực đẩy Ácsimột: F = dgV (F
luụng thẳng đứng hướng lờn) Trong đú: d là khối lượng riờng của chất lỏng hay chất khớ
g là gia tốc rơi tự do
V là thể tớch của phần vật chỡm trong chất lỏng hay chất khớ đú
- Khi đú: P' P F
gọi là trọng lực hiệu dụng hay trọng lực biểu kiến (cú vai trũ như trọng lực P
) '
F
m
gọi là gia tốc trọng trường hiệu dụng hay gia tốc trọng trường biểu kiến
* F
cú phương ngang: + Tại VTCB dõy treo lệch với phương thẳng đứng một gúc cú: tan
F P
+
' ( )F
m
* F
cú phương thẳng đứng thỡ '
F
m
Trang 10+ Nếu F
hướng xuống thì '
F
m
+ Nếu F
hướng lên thì '
F
m
Chu kỳ dao động của con lắc đơn khi đó:
l T' = 2π
g' ;
g T' = T
g'
- Các trường hợp đặc biệt:
* con lắc đơn treo trong vật chuyển động gia tốc a
- Vật chuyển động lên trên nhanh dần đều, hoặc xuống dưới chậm dần đều g' g a
- Vật chuyển động xuống dưới nhanh dần đều, hoặc lên trên chậm dần đều g' g a
- vật chuyển động theo phương ngang g' g2a2
Tại VTCB dây treo lệch với phương thẳng đứng một góc có:
tan a
g
- vật trượt không ma sát trên mặt phẳng nghiêng góc nghiêng : g’ = gcos
* con lắc đơn có vật treo tích điện q đặt trong điện trường E
- E
hướng thẳng đứng lên trên '
qE
m
- E
hướng thẳng đứng xuống dưới '
qE
m
- E
nằm ngang: Tại VTCB dây treo lệch với phương thẳng đứng một góc có:
tan q E
mg
+
' (qE)
m
* Con lắc đơn dao động trong môi trường có khối lượng riêng d.
' (1 d)
D
(D là khối lượng riêng của vật)
Chú ý cực kỳ quan trọng:
- khi dùng g ’ thì tất cả các công thức tính T,v,lực căng, thế năng, cơ năng, độ cao đều dùng g ’ chứ không phải g
- Khi ngoại lực nằm ngang thì li độ ( dài, góc) đều so với VTCB mới.
IV TỔNG HỢP DAO ĐỘNG
1 Tổng hợp hai dao động điều hoà cùng phương cùng tần số x1 = A1cos(t + 1) và x2 = A2cos(t + 2) được một dao động điều hoà cùng phương cùng tần số x = Acos(t + ) Với:
- Biên độ của dđ tổng hợp : A 2 = A 1 + A 2 + 2A 1 A 2 cos( 2 - 1 ); = 2 - 1
- Pha ban đầu của dđ tổng hợp: tg =
+ Khi 2 dđ cùng pha: = 2k ==> A = A1 + A 2
+ Khi 2 dđ ngược pha: = (2k + 1) ==> A = A1 – A 2
A 1 - A 2 ≤ A ≤ A1 + A 2
+ Khi 2 dđ vuông pha: = (2k + 1)/2 ==> A 2 = A 1 + A 2
1
2
2
1
1;
A
A
A
A
Nếu >0 ta nói dđ 1 nhanh pha hơn( lớn hơn) dđ 2 một góc
Nếu <0 ta nói dđ 1 chậm pha hơn( nhỏ hơn) dđ 2 một góc
2 Khi biết một dao động thành phần x1 = A1cos(t + 1) và dao động tổng hợp x = Acos(t + ) thì dao động thành phần còn lại là x2 = A2cos(t + 2)