Tài liệu CHƯƠNG I: ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN pdf

Ch ươ ng I:Đ NG L C H C V T R N Ộ Ự Ọ Ậ Ắ A.KI N TH C C B N C N N M GI : Ế Ứ Ơ Ả Ầ Ắ Ữ

BÀI:1

1 T a đ góc : ọ ộ

V trí c a v t t i m i th i đi m s đị ủ ậ ạ ỗ ờ ể ẽ ươc xác đ nh b ng góc ị ằ ϕ gi a m t ph ng đ ng c t quaữ ặ ẳ ộ ắ

v t và m t ph ng c đ nh( hai m t ph ng này đ u ch a tr c quay).ậ ặ ẳ ố ị ặ ẳ ề ứ ụ

Góc ϕ được g i là góc quay c a v t quanh tr c hay còn g i là t a đ góc c a v t.ọ ủ ậ ụ ọ ọ ộ ủ ậ

Góc ϕ đo b ng radian ( rad ).ằ

2 T c đ góc ố ộ :

T c đ góc là đ i lố ộ ạ ượng đ c tr ng cho đ quay nhanh ch m c a v t r nặ ư ộ ậ ủ ậ ắ

T c đ góc trung bình trong kho ng th i gian ố ộ ả ờ ∆t:

Gia t c góc t c th i ( gia t c góc ) c a v t r n quay quanh tr c là đ i lố ứ ờ ố ủ ậ ắ ụ ạ ượng đ c tr ng cho sặ ư ự

bi n thiên c a t c đ góc m t th i đi m đã cho.ế ủ ố ộ ở ộ ờ ể

5 V n t c và gia t c c a các đi m trên v t quay: ậ ố ố ủ ể ậ

H th c liên h gi a t c đ góc ệ ứ ệ ữ ố ộ ω và t c đ dài v cách tr c quay đo n r: v=ố ộ ụ ạ ωr

N u v t r n quay đ u thì m i đi m c a v t có gia t c hế ậ ắ ề ỗ ể ủ ậ ố ướng tâm: 2 2

2 n

atan

a

γ

α = =

ω Bài 2: Ph ươ ng trình đ ng l c h c c a v t r n quay quanh m t tr c c đ nh ộ ự ọ ủ ậ ắ ộ ụ ố ị

1 M i liên h gi a gia t c góc và momen l c ố ệ ữ ố ự :

a)Momen l c đ i v i m t tr c quay : M=Fdự ố ớ ộ ụ

M: momen l c , đ n v N.mự ơ ịF: l c tác d ng ự ụ

D: cánh tay đòn (kho ng cách t tr c đ n giá c a l cả ừ ụ ế ủ ự b)M i liên h gi a gia t c góc và momen l c:ố ệ ữ ố ự

 Trường h p v t r n là m t ch t đi m:ợ ậ ắ ộ ấ ể M (mr )= 2 γ

 Trường h p v t r n g m nhi u ch t đi m:ợ ậ ắ ồ ề ấ ể M I= γ

2 Momen quán tính: là đ i l ạ ượ ng đ c tr ng cho m c quán tính c a v t r n trong chuy n ặ ư ứ ủ ậ ắ ể

Thanh có ti t di n nh so v i chi u dài : ế ệ ỏ ớ ề 1 2

12

=Vành tròn bán kính R : I mR= 2

Bài 3: Momen đ ng l ộ ượ ng – Đ nh lu t b o toàn momen đ ng l ị ậ ả ộ ượ ng

1 Momen đ ng l ộ ượ : L=Iω ng (kg.m /s )2

L u ý ư : v i ch t đi m thì momen đ ng lớ ấ ể ộ ượng L mr= 2ω =mvr (r la 2 k/c t ừ vr đ n tr c quay)ế ụ

3 Đ nh lu t b o toàn momen đ ng l ị ậ ả ộ ượ ng : n u t ng các momen l c tác d ng lên v t r n ế ổ ự ụ ậ ắ

=0 thì momen đ ng l ộ ượ ng c a v t đ i v i tr c đó đ ủ ậ ố ớ ụ ượ c b o toàn ả

Iω = ωIChú ý : hai đĩa quay dính vào nhau , thì h hai đĩa quay v i t c đ góc: ệ ớ ố ộ 1 1 2 2

Bài 4: Đ ng năng c a v t r n quay quanh m t tr c c đ nh ộ ủ ậ ắ ộ ụ ố ị

1 Đ ng năng c a m t v t r n quay quanh m t tr c c đ nh : ộ ủ ộ ậ ắ ộ ụ ố ị

Đ ng năng c a v t r n là t ng đ ng năng c a t t c các ch t đi m t o nên v t:ộ ủ ậ ắ ổ ổ ủ ấ ả ấ ể ạ ậ

2Iω

=

(rad) To đ xạ ộ

T c đ vố ộGia t c aố

a = const

γ = const

ω = ω0 + γt

2 0

12

s = rϕ; v =ωr; at = γr; an = ω2r

L u ý: ư Cũng nh v, a, F, P các đ i lư ạ ượng ω; γ; M; L cũng là các đ i lạ ượng véctơ

CHƯƠNG II: DAO Đ NG CỘ Ơ

Bài 6: Dao đ ng đi u hòa: ộ ề

1 Đ nh nghĩ: ị

Dao đ ng c h c là chuy n đ ng qua l i quanh m t v trí cân b ng, dao đ ng c h c có th làộ ơ ọ ể ộ ạ ộ ị ằ ộ ơ ọ ể

tu n hoàn ho c g n tu n hoànầ ặ ầ ầ

2 Ph ươ ng trình đ ng l c h c c a dao đ ng và các đ i l ộ ự ọ ủ ộ ạ ượ ng đ c tr ng ặ ư

Phương trình dao đ ng : ộ x A cos( t= ω + ϕ)

x : li đ t a đ c a v t tính t v trí cân b ng.ộ ọ ộ ủ ậ ừ ị ằ

A: biên đ , là giá tr c a li đ x ng v i lúc ộ ị ủ ộ ứ ớ cos( tω + ϕ)=1

t

ω + ϕ : pha dao đ ng t i th i đi m t.ộ ạ ờ ể

ϕ: pha ban đ u , t c là pha ầ ứ ω + ϕt vào th i đi m t = 0.ờ ể

ω: t n s góc c a dao đ ng.ầ ố ủ ộ

3 Chu kỳ và t n s c a dao đ ng đi u hòa: ầ ố ủ ộ ề

Chu kỳ T ( tính b ng s ) c a chuy n đ ng tu n hoàn là kho ng th i gian ng n nh t gi a 2 l nằ ủ ể ộ ầ ả ờ ắ ấ ữ ầ liên ti p v t đi qua cùng m t v trí v i cùng chi u chuy n đ ng : ế ậ ộ ị ớ ề ể ộ T 2 t 1

N f

π

ω

N là s dao đ ng v t th c hi n trong th i gian t.ố ộ ậ ự ệ ờ

T n s f ( tính b ng Hz ) c a dao đ ng là s chu kì dao đ ng th c hi n trong m t đ ng v th iầ ố ằ ủ ộ ố ộ ự ệ ộ ộ ị ờ gian ( s ) :f 1 N

a = ω A đ n v : m/ơ ị s2

A ngược pha v i x ớ

Đ c đi m: + Là l c gây dao đ ng cho v t ặ ể ự ộ ậ

+ Luôn hướng v v trí cân b ng ề ị ằ

+ Bi n thiên đi u hòa cùng t n s v i li đ ế ề ầ ố ớ ộ

7 Con l c lò xo: ắ

a) Đ bi n d ng c a con l c lò xo lúc v trí cân b ng: ộ ế ạ ủ ắ ở ị ằ ∆ = l lcb −l0

b) Con l c lò xo n m ngang: ắ ằ ∆ = r l 0

Con l c lò xo th ng đ ng : ắ ẳ ứ k∆ =l mg

Con l c lò xo n m trên mp nghiêng m t góc ắ ằ ộ α so v i m t ph ng ngang:ớ ặ ẳ k ∆ =l mgsinα

c) L c dàn h i: là l c đ a v t v v trí chi u dài t nhiên ự ồ ự ư ậ ề ị ề ự l0

 Ở ị v trí lò xo có chi u dài t nhiên: ề ự F = 0dh

= ; f 1

T

=f) Con l c lò xo g m n lò xo:ắ ồ

T =T +T + T+

o N u các lò xo có đ c ng ế ộ ứ k ,k k , có chi u dài t nhiên 1 2 n ề ự l ,l , ,l có b n1 2 n ả

ch t gi ng nhau hay đấ ố ượ ắ ừ ộc c t t m t lò xo thì : k l1 1 =k l2 2 = = k ln n

 M c song song: ắ kss = +k1 k2+ + kn

x

A-A −∆Nénl

0 Giãn

Hình v th hi n th i gian lò xo ẽ ể ệ ờ

nén và giãn trong 1 chu kỳ (Ox

h ướ ng xu ng ố )

 Đo chu kỳ b ng phằ ương pháp trùng phùng :

Đ xác đ nh chu kỳ T c a m t con l c lò xo ( con l c đ n ) ngể ị ủ ộ ắ ắ ơ ười ta so sánh v i chu kỳớ

 Pha dao đ ng dùng đ xác đ nh tr ng thái dao đ ng.ộ ể ị ạ ộ

 Gia t c luôn hố ướng v v trí cân b ng và t l v i li đ ề ị ằ ỉ ệ ớ ộ

Bài 7: Con l c đ n – Con l c v t lý ắ ơ ắ ậ

ω = ; T 2 2 l

g

π πω

Khi qua li đ góc ộ α b t kì : ấ vα2 =2gl(cosα −cosα0)

Khi v t qua v trí cân b ng: ậ ị ằ

α = 0 ⇒ cos α = 1 ⇒vvtcb = ±vmax = ± 2gl(1 cos− α0)

Khi qua v trí biên: ị α = ±α0 ⇒cosα =cosα0 ⇒vbien =0

 N u ế α ≤0 10 , thì có th dùng: o ể vmax =α0 gl =ωs0⇒vα = = −s' ωs sin( t0 ω ϕ+ )

4 S c căng dây: ứ

 Khi biên đ góc ộ α b t kì :ấ

 Khi qua li đ góc ộ α b t kì: ấ τα =mg(3cosα−2cosα0)

Khi v t qua v trí cân b ng: ậ ị ằ α = 0 ⇒ cos α = 1⇒τvtcb =τmax =mg(3 2cos− α0)

Khi qua v trí biên: ị α = ± ⇒α0 cosα =cosα0 ⇒τbien =τmin =mg cosα0

 N u ế α ≤0 10 , thì có th dùng: o ể 2

τ = +α ;

2 0

V i con l c lò xo l c h i ph c không ph thu c vào kh i lớ ắ ự ồ ụ ụ ộ ố ượng

6 H th c đ c l p : ệ ứ ộ ậ

 a = −ω2s= −ω α2 l

8 Chi u dài day kim lo i ề ạ ở t C : o l l (1= 0 +λt) ; l2 ≈l (11 + ∆λ t)

9 Con l c đ n có chu kỳ đúng T đ cao h ắ ơ ở ộ 1 , nhi t đ t ệ ộ 1 Khi đ a t i đ cao h ư ớ ộ 2 , nhi t đ t ệ ộ 2 thì ta có:

V i R = 6400km là bán kính Trái Đât, còn ớ λ là h s n dài c a thanh con l c.ệ ố ở ủ ắ

10 Con l c đ n có chu kỳ đúng T đ sâu d ắ ơ ở ộ 1 , nhi t đ t ệ ộ 1 Khi đ a t i đ sâu d ư ớ ộ 2 , nhi t đ t ệ ộ 2 thì ta có:

* L c đ y Ácsimét: F = DgV (ự ẩ Furluông th ng đ ng hẳ ứ ướng lên)

Trong đó: D là kh i lố ượng riêng c a ch t l ng hay ch t khí.ủ ấ ỏ ấ

g là gia t c r i t do.ố ơ ự

V là th tích c a ph n v t chìm trong ch t l ng hay ch t khí đó.ể ủ ầ ậ ấ ỏ ấ Khi đó: 'uur ur urP = +P F g i là tr ng l c hi u d ng hay trong l c bi u ki n (có vai trò nh tr ng l cọ ọ ự ệ ụ ự ể ế ư ọ ự

g i là gia t c tr ng trọ ố ọ ường hi u d ng hay gia t c tr ng trệ ụ ố ọ ường bi u ki n.ể ế

Chu kỳ dao đ ng c a con l c đ n khi đó: ộ ủ ắ ơ ' 2

'

l T

g

π

= Các trường h p đ c bi t:ợ ặ ệ

* Fur có phương ngang: + T i VTCB dây treo l ch v i phạ ệ ớ ương th ng đ ng m t góc có:ẳ ứ ộtan F

m

= + + N u ế Fur hướng lên thì g' g F

m

= −

II Con l c v t lý: ắ ậ

Con l c v t lý là m t v t r n quay đắ ậ ộ ậ ắ ược quanh m t tr c n m ngang c đ nh.ộ ụ ằ ố ị

Kí hi u I là momen quán tính c a v t đ i v i tr c quay, ta có phệ ủ ậ ố ớ ụ ương trình dao đ ng c a con l cộ ủ ắ

ω = v i :d là kho ng cách t kh i tâm c a v t đ n tr c quay.ớ ả ừ ố ủ ậ ế ụ

III Dao đ ng t do: ộ ự

Dao đ ng t do là dao đ ng có chu kỳ hay t n s ch ph thu c vào đ c tính c a h dao đ ng ,ộ ự ộ ầ ố ỉ ụ ộ ặ ủ ệ ộkhông ph thu c vào y u t bên ngoàiụ ộ ế ố

IV H dao đ ng : ệ ộ

N u v t dao đ ng cùng v n t c tác d ng l c kéo v ( l c h i ph c ) gây nen dao đ ng thì ta có m tế ậ ộ ậ ố ụ ự ề ự ồ ụ ộ ộ

h g i là h dao đ ng Dao đ ng h x y ra dệ ọ ệ ộ ộ ệ ả ưới tác d ng ch c a n i l c thì g i là dao đ ng tụ ỉ ủ ộ ự ọ ộ ự do

M t v t hay m t h dao đ ng t do theo m t t n s góc xác đ nh g i là t n s góc riêng c a v tộ ậ ộ ệ ộ ự ộ ầ ố ị ọ ầ ố ủ ậ hay h y ệ ấ

Bài 8:Năng l ượ ng trong dao đ ng đi u hòa : ộ ề

 Chú ý :

Đ ng năng v th năng bi n thiên tu n hoàn theo th i gian v i chu kỳ T/2ộ ả ế ế ầ ờ ớ

Năng lượng c a m t v t dao đ ng đi u hoa bi n thiên theo chu kì Tủ ộ ậ ộ ề ế

Bài 10: Dao đ ng t t d n và dao đ ng duy trì ộ ắ ầ ộ

1 Dao đ ng t t d n: ộ ắ ầ

 Đ nh nghĩa: dao đ ng t t d n là dao đ ng có biên đ gi m theo th i gian.ị ộ ắ ầ ộ ộ ả ờ

 Nguyên nhân: L c c n c a môi trự ả ủ ường tác d ng lên v t luôn luôn sinh công âm ( vì l cụ ậ ự

ngược chi u v i đi m đ t) làm gi m năng lề ớ ể ặ ả ượng c a v t Năng lủ ậ ượng gi m thì th năngả ế

c c đ i gi m , do đó biên đ A gi m d n t i dao đ ng t t d n.ự ạ ả ộ ả ẫ ớ ộ ắ ầ

 Dao đ ng t t d n càng nhanh n u môi trộ ắ ầ ế ường càng nh t.ớ

 M t con l c lò xo dao đ ng t t d n v i biên đ A, h s ma sát µ ộ ắ ộ ắ ầ ớ ộ ệ ố

* Quãng đường v t đi đậ ược đ n lúc d ng l i là:ế ừ ạ

N u ta cung c p thêm năng lế ấ ượng cho v t dao đ ng có ma sát đ bù l i s tiêu hao vì ma sát màậ ộ ể ạ ự

không làm thay đ i chu kì riêng c a nó thì dao đ ng kéo dài mãi mãi g i là dao đ ng duy trì.ổ ủ ộ ọ ộ

T c là h dao đ ng duy trì s th c hi n dao đ ng t do ứ ệ ộ ẽ ự ệ ộ ự

Bài 11: Dao đ ng c ộ ưỡ ng b c - c ng h ứ ộ ưở ng:

1 Dao đ ng c ộ ưỡ ng b c : ứ

 Đ nh nghĩa: ị

- Dao đ ng cộ ưỡng b c là dao đ ng đi u hòa ( có d ng hình sin)ứ ộ ề ạ

- T n s góc c a dao đ ng cầ ố ủ ộ ưỡng b c b ng t n s góc ứ ằ ầ ố ω c a ngo i l c ủ ạ ự

- Biên đ dao đ ng cộ ộ ưỡng b c t l v i biên đ ứ ỉ ệ ớ ộ F c a ngo i l c.0 ủ ạ ự

 Đ c đi m : ặ ể

o V t n s dao đ ng : Có t n s dao đ ng b ng t n s c a ngo i l c cề ầ ố ộ ầ ố ộ ằ ầ ố ủ ạ ự ưỡng b c f.ứ

o V biên đ : ph thu c vào đ chênh l nh gi a t n s c a ngo i l c và t n s riêng c aề ộ ụ ộ ộ ệ ữ ầ ố ủ ạ ự ầ ố ủ

h ệ f0

N u ế ∆ = −f f f0 l n , t c là f ớ ứ ≠ f thì bi n đ dao đ ng nh 0 ệ ộ ộ ỏ

N u f =ế f thì biên đ dao đ ng đ t c c đ i 0 ộ ộ ạ ự ạ ⇒ c ng hộ ưởng dao đ ng.ộ

2 C ng h ộ ưở ng:

Giá tr c c đ i c a biên đ A c a dao đ ng cị ự ạ ủ ộ ủ ộ ưỡng b c đ t đứ ạ ược khi t n s c a ngo i l c ầ ố ủ ạ ự ω

b ng t n s góc riêng ằ ầ ố ω0c a h dao đông t t d n Khi biên đ A c a dao đ ng củ ệ ắ ầ ộ ủ ộ ưỡng b c đ tứ ạ

giá tr c c đ i có hi n tị ự ạ ệ ượng c ng hộ ưởng

0

ω ω= hay f = ⇒f0 A =Amax

3 Ả nh h ưở ng c a ma sát ủ : v i cùng m t ngo i l c tác d ng , n u ma sát gi m thì giá tr c cớ ộ ạ ự ụ ế ả ị ự

đ i c a biên đ tăng.ạ ủ ộ

4 Phân bi t dao đ ng c ệ ộ ưỡ ng b c v i dao đ ng duy trì : ứ ớ ộ

- Dao đ ng cộ ưỡng b c có t n s góc = t n s góc c a ngo i l c ứ ầ ố ầ ố ủ ạ ự

- Trong dao đ ng duy trì , ngo i l c độ ạ ự ược đi u khi n đ có t n s góc ề ể ể ầ ố ω b ng t n s góc ằ ầ ố ω0

c a dao đ ng t do c a h ủ ộ ự ủ ệ

- Khi c ng hộ ưởng : c dao đ ng cả ộ ưỡng b c và duy trì đ u có t n s góc = t n s góc riêng ứ ề ầ ố ầ ố ω0

c a h dao đ ng.ủ ệ ộ

Bài 12: T ng h p dao đ ng ổ ợ ộ

1 T ng h p hai dao đ ng đi u hoà cùng phổ ợ ộ ề ương cùng t n s xầ ố 1 = A1cos(ωt + ϕ1) và x2 =

A2cos(ωt + ϕ2) được m t dao đ ng đi u hoà cùng phộ ộ ề ương cùng t n s x = Acos(ầ ố ωt + ϕ)

t

O

2 1 1

sin sintan

3 N u m t v t tham gia đ ng th i nhi u dao đ ng đi u hoà cùng phế ộ ậ ồ ờ ề ộ ề ương cùng t n sầ ố

x1 = A1cos(ωt + ϕ1 ; x2 = A2cos(ωt + ϕ2) … thì dao đ ng t ng h p cũng là dao đ ng đi uộ ổ ợ ộ ề hoà cùng phương cùng t n s ầ ố x = Acos(ωt + ϕ)

2 2

ss

x co

A x co

A

ϕϕ

+ Tính S2 b ng cách đ nh v trí xằ ị ị 1, x2 và chi u chuy n đ ng c a v t trên tr c Oxề ể ộ ủ ậ ụ

+ Trong m t s trộ ố ường h p có th gi i bài toán b ng cách s d ng m i liên h gi a dao đ ngợ ể ả ằ ử ụ ố ệ ữ ộ

đi u hoà và chuy n đ ng tròn đ u s đ n gi n h n.ề ể ộ ề ẽ ơ ả ơ

+ T c đ trung bình c a v t đi t th i đi m tố ộ ủ ậ ừ ờ ể 1 đ n tế 2:

tb

S v

t t

=

− v i S là quãng đớ ường tính như trên

3 Bài toán tính quãng đ ườ ng l n nh t và nh nh t v t đi đ ớ ấ ỏ ấ ậ ượ c trong kho ng ả

Trong th i gian ờ ∆t’ thì quãng đường l n nh t, nh nh t tính nh trên ớ ấ ỏ ấ ư

+ T c đ trung bình l n nh t và nh nh t c a trong kho ng th i gian ố ộ ớ ấ ỏ ấ ủ ả ờ ∆t:

A

M'1 M'2

O

∆ϕ

∆ϕ

A -A

ax ax

S v

t

=

∆ v i Sớ Max; SMin tính nh trên.ư

4 Các b ướ ậ c l p ph ươ ng trình dao đ ng dao đ ng đi u hoà: ộ ộ ề

L u ý: ư + V t chuy n đ ng theo chi u dậ ể ộ ề ương thì v > 0, ngượ ạc l i v < 0

+ Trước khi tính ϕ c n xác đ nh rõ ầ ị ϕ thu c góc ph n t th m y c a độ ầ ư ứ ấ ủ ường tròn

L u ý: ư + V t chuy n đ ng theo chi u dậ ể ộ ề ương thì v > 0, ngượ ạc l i v < 0

+ Trước khi tính ϕ c n xác đ nh rõ ầ ị ϕ thu c góc ph n t th m y c a độ ầ ư ứ ấ ủ ường tròn

* T ng s giá tr c a k chính là s l n v t đi qua v trí đó.ổ ố ị ủ ố ầ ậ ị

L u ý: ư + Có th gi i bài toán b ng cách s d ng m i liên h gi a dao đ ng đi u hoà vàể ả ằ ử ụ ố ệ ữ ộ ềchuy n đ ng tròn đ u.ể ộ ề

+ Trong m i chu kỳ (m i dao đ ng) v t qua m i v trí biên 1 l n còn các v trí khác 2 l n.ỗ ỗ ộ ậ ỗ ị ầ ị ầ

7 Các b ướ c gi i bài toán tìm li đ , v n t c dao đ ng sau (tr ả ộ ậ ố ộ ướ c) th i đi m t ờ ể

m t kho ng th i gian ộ ả ờ ∆t.

Bi t t i th i đi m t v t có li đ x = xế ạ ờ ể ậ ộ 0

* T phừ ương trình dao đ ng đi u hoà: x = Acos(ộ ề ωt + ϕ) cho x = x0

L y nghi m ấ ệ ωt + ϕ = α v i ớ 0≤ ≤α π ng v i x đang gi m (v t chuy n đ ng theo chi uứ ớ ả ậ ể ộ ề

âm vì v < 0)

ho c ặ ωt + ϕ = - α ng v i x đang tăng (v t chuy n đ ng theo chi u dứ ớ ậ ể ộ ề ương)

* Li đ và v n t c dao đ ng sau (trộ ậ ố ộ ước) th i đi m đó ờ ể ∆t giây là

1 Đ nh nghĩ sóng c : ị ơ

Sóng c là các dao đ ng ( c h c ) lan truy n trong m t môi trơ ộ ơ ọ ề ộ ường v t ch t.ậ ấ

Đ c đi m : - Khi sóng lan truy n , các ph n t ch dao đ ng t i ch mà không chuy n d i theoặ ể ề ầ ử ỉ ộ ạ ỗ ể ờsóng

- Trong môi trường đ ng tính và đ ng hồ ẳ ướng , sóng lan truy n v i v n t c không đ iề ớ ậ ố ổ

- Sóng c không truy n đơ ề ược trong trong chân không

2 Sóng d c và sóng ngang: ọ

Sóng d c: là sóng có phọ ương dao đ ng trùng v i phộ ớ ương truy n sóng.ề

Vd: sóng âm

Sóng ngang: là sóng có phương dao đ ng vuông góc v i phộ ớ ương truy n sóng ề

Vd : sóng truy n trên m t nề ặ ước

3 Các đ i l ạ ượ ng đ c tr ng c a sóng ặ ư ủ

a) Chu kỳ và t n s sóng : ầ ố

Chu kỳ sóng = chu kì dao đ ng = chu kì c a ngu n sóng ộ ủ ồ

T n s sóng = t n s dao đ ng = t n sô c a ngu n sóng ầ ố ầ ố ộ ầ ủ ồ

1

f

T 2

ωπ

= =

b) Biên đ sóng a: ộ asong =adaodong

c) V n t c sóng :ậ ố

V = v n t c truy n pha dao đ ng ậ ố ề ộ

Trong m t môi trộ ường các đ nh v = constị

d) Bước sóng :

λ = quãng đường sóng truy n trong m t chu kì = kho ng cách gi a hai đi m g n nhau nh t trênề ộ ả ữ ể ầ ấ

m t cùng m t phộ ộ ương truy n sóng dao đ ng cùng pha.ề ộ

vvTf

N u sóng truy n trong không gian( sóng c u ) : ế ề ầ W 12

r

: ⇒A 1

r:

4 Ph ươ ng trình sóng :

Phương trình sóng t i m t đi m trong môi trạ ộ ể ường truy n sóng là phề ương trình dao đ ng c aộ ủ

đi m đó.ể

T i đi m O: uạ ể O = Acos(ωt + ϕ)

T i đi m M cách O m t đo n x trên phạ ể ộ ạ ương truy n sóng.ề

* Sóng truy n theo chi u dề ề ương c a tr c Ox thì uủ ụ M = AMcos(ωt + ϕ - ωv x) = AMcos(ωt + ϕ - 2π x

T i m t đi m M xác đ nh trong môi trạ ộ ể ị ường:

x = const : u là m t hàm bi n thiên đi u hòa theo th i gian t v i chu kì T.M ộ ế ề ờ ớ

T i m t th i đi m xác đ nh:ạ ộ ờ ể ị

T= const : u là m t hàm bi n thiên đi u hòa trong không gian theo bi n x v i M ộ ế ề ế ớ λ

6 Đ l ch pha gi a hai đi m cách ngu n m t kho ng xộ ệ ữ ể ồ ộ ả 1, x2

x

* Hai đi m đ i x ng v i nhau qua nút sóng luôn dao đ ng ngể ố ứ ớ ộ ược pha.

* Hai đi m đ i x ng v i nhau qua b ng sóng luôn dao đ ng cùng pha.ể ố ứ ớ ụ ộ

* Các đi m trên dây đ u dao đ ng v i biên đ không đ i ể ề ộ ớ ộ ổ ⇒ năng lượng không truy n điề

* Kho ng th i gian gi a hai l n s i dây căng ngang (các ph n t đi qua VTCB) là n a chu kỳ.ả ờ ữ ầ ợ ầ ử ử

ng d ng : Xác đ nh t c đ truy n sóng trên dây

2 Ngu n k t h p : ồ ế ợ

Hai ngu n k t h p là 2 ngu n sóng có : ồ ế ợ ồ

+ T m i đi m mà hai sóng g p nhau có đ l ch pha không đ i theo th i gian.ị ỗ ể ặ ộ ệ ổ ờ

4 Ph ươ ng trình giao thoa sóng:

a) Ph ươ ng trình giao thoa

Giao thoa c a hai sóng phát ra t hai ngu n sóng k t h p Sủ ừ ồ ế ợ 1, S2 cách nhau m t kho ng ộ ả l:

Xét đi m M cách hai ngu n l n lể ồ ầ ượt d1, d2

Phương trình sóng t i 2 ngu n : ạ ồ u1=u2 =A cos tω

Phương trình sóng t i M do hai sóng t hai ngu n truy n t i:ạ ừ ồ ề ớ

1 1M

* Dao đ ng t i M v n là m t dao đ ng đi u hòa chu kỳ T ộ ạ ẫ ộ ộ ề

* A ph thu c vào v trí c a đi m M ụ ộ ị ủ ể

* Dao đ ng M tr pha so v i dao đ ng t i hai ngu n m t lộ ễ ớ ộ ạ ồ ộ ượng: 2 2 1

2

πλ

Chú ý: V i bài toán tìm s đớ ố ường dao đ ng c c đ i và không dao đ ng gi a hai đi m M, Nộ ự ạ ộ ữ ểcách hai ngu n l n lồ ầ ượt là d1M, d2M, d1N, d2N.

S giá tr nguyên c a k tho mãn các bi u th c trên là s đố ị ủ ả ể ứ ố ường c n tìm.ầ

II Nhi u x sóng : hi n tễ ạ ệ ượng sóng g p v t c n thì di l ch kh i phặ ậ ả ệ ỏ ương truy n th ng c aề ẳ ủ sóng và đi vòng qua v t c n g i là s nhi u x sóng.ậ ả ọ ự ễ ạ

Bài 17 : Sóng âm- Ngu n nh c âm ồ ạ

I B n ch t v t lí c a âm thanh ả ấ ậ ủ

1 Ngu n âm thanh ồ

Các v t có th phát đậ ể ược âm thanh đ u g i là ngu n âm.ề ọ ồ

Khi có m t âm thanh phát ra thì trong ngu n ph i có m t v t gì đó dao đ ng , t c là âmộ ồ ả ộ ậ ộ ứthanh là m t hi n tộ ệ ượng dao đ ng.ộ

Có hai lo i ngu n âm : ngu n nh c âm và ngu n ti ng đ ng ạ ồ ồ ạ ồ ế ộ

+Nh c âm: là các âm có t n s xác đ nh ạ ầ ố ị

Vd : ti ng đàn ti ng hátế ế+Ti ng đ ng : là các âm có t n s không xác đ nh.ế ộ ầ ố ịVd: ti ng máy n , ti ng búa đ p trên đe ế ổ ế ậ

2 T n s âm ầ ố : T n s dao đ ng c a v t phát ra m t âm thanh cũng g i là t n s c aầ ố ộ ủ ậ ộ ọ ầ ố ủ

âm đó

3 Đ nh nghĩa sóng âm ị : Là nh ng sóng c h c truy n trong môi trữ ơ ọ ề ường v t ch t , cóậ ấ

t n s trong kho ng t 16Hz đ n ầ ố ả ừ ế 2.10 Hz và gây c m giác âm đ i v i tai ng4 ả ố ớ ười

4 H âm và siêu âm: ạ

 Gi ng nhau: V b n ch t sóng âm , h âm và siêu âm đ u là sóng c h c d c lan truy nố ề ả ấ ạ ề ơ ọ ọ ề trong môi trường v t ch t ậ ấ

- V kh năng c m nh n tai ngề ả ả ạ ười :Tai người ch c m nh n đỉ ả ậ ược sóng âm ; không c mả

nh n đậ ược h âm và siêu âm.ạ

II S truy n âm: ự ề

1 Môi tr ườ ng truy n âm thanh ề

Âm thanh truy n đề ược qua các môi trường khí l ng r n nh ng không truy n đỏ ắ ư ề ược quachân không

Sóng âm là sóng d c truy n trong các môi trọ ề ường đàn h i ồ

2 V n t c truy n âm ậ ố ề : trong môi trường âm thanh được truy n v i v n t c xác đ nh.ề ớ ậ ố ị

III Đ c tr ng v t lí c a âm thanh ặ ư ậ ủ

1 Áp su t c a âm thanh ấ ủ

Biên đ c a đ bi n thiên áp su t ộ ủ ộ ế ấ ∆p t i m i đi m c a môi trạ ỗ ể ủ ường mà sóng âm truy n quaề

g i là áp su t c a âm thanh.ọ ấ ủ

Đ n v : ơ ị N / m hay paxcan2

2 C ườ ng đ âm I ộ : là năng lượng c a âm truy n qua m t đ n v di n tích đ t vuông gócủ ề ộ ơ ị ệ ặ

v i phớ ương truy n âm, trong m t đ n v th i gian ề ộ ơ ị ờ

W P I= =

tS S

V i W (J), P (W) là năng lớ ượng, công su t phát âm c a ngu nấ ủ ồ

S (m2) là di n tích m t vuông góc v i phệ ặ ớ ương truy n âm (ề v i sóng c u thì S là di n tích ớ ầ ệ

 Ngưỡng đau : là cường đ âm nh nh t mà tai ngộ ỏ ấ ười còn có th nghe để ược nh ng cóư

c m giác đau nh c Đ i v i m i t n s âm ngả ứ ố ớ ọ ầ ố ưỡng đau ng v i cứ ớ ường đ âm ộ 10W / m2

 Mi n nghe đề ược : là mi n n m gi a ngề ằ ữ ưỡng nghe và ngưỡng đau

IV Tính ch t sinh lí c a âm thanh ấ ủ

L B

I

= Ho c ặ

0 ( ) 10.lg I

L dB

I

=

V i Iớ 0 = 10-12 W/m2 f = 1000Hz: cở ường đ âm chu n ộ ẩ

Đ n v : Ben hay Dexiben.ơ ị

 Đ to c a âm ộ ủ

Đ to c a âm là m t đ c tr ng sinh lí ph thu c vào t n s âm f và m c cộ ủ ộ ặ ư ụ ộ ầ ố ư ường đ âm L.ộHai âm cùng t n s , nh ng có m c cầ ố ư ứ ường đ âm khác nhau thì hay ngộ ượ ạ ộc l i đ to s khácẽnhau

3 Âm s c ắ : Là tính ch t c a âm giúp ta phân bi t các âm phát ra b i cácấ ủ ệ ởngu n khác nhau ( c khi chúng có ho c không có cùng đ cao , đ to)ồ ả ặ ộ ộ

Âm s c là m t đ c tr ng sinh lí ph thu c vào t n s âm f và biên đ âm.ắ ộ ặ ư ụ ộ ầ ố ộ

4 T n s do đàn phát ra (hai đ u dây c đ nh ầ ố ầ ố ị ⇒ hai đ u là nút ầ sóng)

( k N*)2

=

k = 2,3,4… có các ho âm b c 2 (t n s 2fạ ậ ầ ố 1), b c 3 (t n s 3fậ ầ ố 1)…

* T n s do ng sáo phát ra (m t đ u b t kín, m t đ u đ h ầ ố ố ộ ầ ị ộ ầ ể ở ⇒ m t đ u là nút ộ ầ sóng, m t đ u là b ng sóng) ộ ầ ụ

=

k = 1,2,3… có các ho âm b c 3 (t n s 3fạ ậ ầ ố 1), b c 5 (t n s 5fậ ầ ố 1)…

Bài 18: Hi u ng Đ p-Ple ệ ứ ố

1 Ngu n âm đ ng yên, máy thu chuy n đ ng v i v n t c v ồ ứ ể ộ ớ ậ ố M

* Máy thu chuy n đ ng l i g n ngu n âm thì thu để ộ ạ ầ ồ ược âm có t n s : ầ ố ' v v M

2 Ngu n âm chuy n đ ng v i v n t c v ồ ể ộ ớ ậ ố S , máy thu đ ng yên ứ

* Máy thu chuy n đ ng l i g n ngu n âm v i v n t c vể ộ ạ ầ ồ ớ ậ ố M thì thu được âm có t n s : ầ ố '

V i v là v n t c truy n âm, f là t n s c a âm.ớ ậ ố ề ầ ố ủ

Ngu n phát chuy n đ ng l i g n ngu n thì l y d u “-” trồ ể ộ ạ ầ ồ ấ ấ ước vS, ra xa thì l y d u “+“.ấ ấ

3.T ng quát : ổ

G i u là v n t c tọ ậ ố ương đ i c a ngu n và máy thu.ố ủ ồ

V là v n t c âm thanhậ ố

u > 0 khi ngu n và máy thu ra xa nhau.ồ

Ch ươ ng IV: DAO Đ NG VÀ SÓNG ĐI N T Ộ Ệ Ừ Bài 21 : Dao đ ng đi n t ộ ệ ừ

1 Dao đ ng đi n t trong m ch LC ộ ệ ừ ạ

 M ch LC bao g m m t t đi n C và cu n c m L t o thành mach kín , g i là mach dao đ ngạ ồ ộ ụ ệ ộ ả ạ ọ ộ hay khung dao đ ng ộ

 Quá trình dao đ ng đi n t c a m ch LC tộ ệ ừ ủ ạ ương t nh dao đ ng c a con l c đ n.ự ư ộ ủ ắ ơ

 Phương trình dao đ ng trong mach LC: ộ

* C m ng t : ả ứ ừ 0 os( )

2

B B c= ω ϕt+ +π Trong đó: 1

Bi n thiên c a đi n và t trong m ch LC đế ủ ệ ừ ạ ược g i là dao đ ng đi n t N u không có tácọ ộ ệ ừ ế

đ ng v đi n ho c t v i bên ngoài thì độ ề ệ ặ ừ ớ ược g i là dao đ ng đi n t t do.ọ ộ ệ ừ ự

2.Năng l ượ ng đi n t trong m ch dao đ ng ệ ừ ạ ộ

 Năng lượng điên trường t p trung trong t đi n.ậ ở ụ ệ

2 2

+ Quy ước: q > 0 ng v i b n t ta xét tích đi n dứ ớ ả ụ ệ ương thì i > 0 ng v i dòng đi nứ ớ ệ

ch y đ n b nạ ế ả

t mà ta xét.ụ+Năng lượng dao đ ng đi n t : ộ ệ ừ 2 2 02 02

Trong các m ch dao đ ng th c , dao đ ng đi n t có biên đ gi m d n theo th i gian.ạ ộ ự ộ ệ ừ ộ ả ầ ờ

4.Dao đ ng đi n t duy trì H t dao đ ng ộ ệ ừ ệ ự ộ

 Đ duy trì dao đ ng đi n t ngể ộ ệ ừ ười ta ph i cung c p năng lả ấ ượng đ bù vào ph n năng lể ầ ượ ngtrong mach LC b tiêu hao trong m i chu kì dao đ ng.ị ỗ ộ

 Mach đi n dùng đ duy trì dao đ ng cho mach LC , b sung năng lệ ể ộ ổ ượng đ m ch LC duy trìể ạdao đ ng n đ nh v i t n s góc riêng ộ ổ ị ớ ầ ố ω0 g i là h t dao đông ọ ệ ự

5 Dao đ ng đi n t c ộ ệ ừ ưỡ ng b c S c ng h ứ ự ổ ưở ng

 Khi dòng đi n trong m ch LC bi n thiên theo t n s c a ngu n đi n ngoài thì dao đ ngệ ạ ế ầ ố ủ ồ ệ ộ này g i là dao đ ng đi n t cọ ộ ệ ừ ưỡng b c.ứ

 Khi t n s c a ngu n ngoài b ng t n s dao đ ng riêng c a m ch LC , khi đó biên đầ ố ủ ồ ằ ầ ố ộ ủ ạ ộ dao đ ng trong khung đ t giá tri c c đ i Hi n tộ ạ ự ạ ệ ượng này g i là s c ng họ ự ổ ưởng

 Giá tr c c đ i c a biên đ c ng hị ự ạ ủ ộ ộ ưởng tùy thu c vào đi n tr thu n c a mach LCộ ệ ở ầ ủ

6.S t ự ươ ng tác gi a dao đ ng đi n t và dao đ ng c ữ ộ ệ ừ ộ ơ

 Trong quá trình truy n sóng , vecto cề ường đ đi n trộ ệ ường luôn vuông góc v i vecto c m ngớ ả ứ

t và c hai vecto này luôn vuông góc v i phừ ả ớ ương truy n sóng theo quy t c v n đinh c ề ắ ặ ố

 C ả Er và Br đ u biên thiên tu n hoàn theo không gian và th i gian.ề ầ ờ

 Trong qua trình đi n t trệ ừ ường lan truy n nó mang theo năng lề ượng

 Ngu n phát sóng đi n t trồ ệ ừ ường r t đa d ng.ấ ạ

 Tuân theo các quy lu t truy n th ng , ph n x , khúc x ậ ề ẳ ả ạ ạ

 Sóng đi n t có th truy n qua c môi trệ ừ ể ề ả ường chân không

Bài 25: Truy n thông b ng sóng đi n t ề ằ ệ ừ

1 M ch dao đ ng h - Anten: ạ ộ ở

 Mach dao đ ng LC , trong quá trình dao đ ng đi n trộ ộ ệ ường bi n thiên t p trung h u h t trongế ậ ầ ế

t đi n , t trụ ệ ừ ường bi n thiên t p trung h u h t trong cu n dây h u nh không b c x raế ậ ầ ế ộ ầ ư ứ ạ ngoài thì được g i là m ch dao đ ng kín ọ ạ ộ

 Trong m ch dao đ ng h , đi n t trạ ộ ở ệ ừ ường không còn b đóng khung gi i h n trong LC mà lanị ớ ạ

t a trong không gian thành sóng đi n t và có kh năng đi r t xa.ỏ ệ ừ ả ấ

 Anten là m t d ng c a m ch dao đ ng h Có lo i anten dùng đ phát sóng , có lo i dùng độ ạ ủ ạ ộ ở ạ ể ạ ể thu sóng đi n t ệ ừ

2 Nguyên t c truy n thông b ng sóng đi n t ắ ề ằ ệ ừ

 Bi n các âm thanh mu n truy n đi thành các dao đ ng đi n t t n s th p g i là các tín hi uế ố ề ộ ệ ừ ầ ố ấ ọ ệ

âm t n.ầ

 Dùng sóng đi n t cao t n mang các tín hi u âm t n đi xa qua anten phát ệ ừ ầ ệ ầ

 Dùng máy thu v i anten thu đ ch n và thu l y sóng đi n t cao t n ớ ể ọ ấ ệ ừ ầ

 Tách tín hi u ra kh i máy cao t n r i dùng loa đ nghe âm thanh đã truy n t i ệ ỏ ầ ồ ể ề ớ

3 M t s m ch đi n c b n trong máy phát , thu sóng đi n t ộ ố ạ ệ ơ ả ệ ừ

4 S truy n sóng đi n t quanh trái đ t ự ề ệ ừ ấ

 T ng đi n ki có nh hầ ệ ả ưởng r t l n đ n quá trình truy n sóng đi n t ấ ớ ế ề ệ ừ

 Các lo i sóng dài ,trung và ng n đ u b t ng đi n li ph n x m nh nên ngạ ắ ề ị ầ ệ ả ạ ạ ười ta hay dùng các

lo i sóng này truy n thanh truy n hình trên m t đ t.ạ ề ề ặ ấ

 Sóng c c ng n truy n xuyên qua t ng đi n li.ự ắ ề ầ ệ

Ch ươ ng V:DÒNG ĐI N XOAY CHI U Ệ Ề Bài 26: Dòng đi n xoay chi u – M ch đi n xoay chi u ch có đi n tr thu n ệ ề ạ ệ ề ỉ ệ ở ầ

1 Su t đi n đ ng xoay chi u ấ ệ ộ ề

 Su t đi n đ ng xoay chi u bi n đ i theo th i gian theo đ nh lu t d ng sin:ấ ệ ộ ề ế ổ ờ ị ậ ạ

e= −Φ =' E cos( tω + ϕ ) E0 =NBSω ( V ) Hay E0 = NBS ωn (n:s vòng dây)ố

BScos( t )

Φ = ω + ϕ

2 Đi n áp xoay chi u Dòng đi n xoay chi u ệ ề ệ ề

 Đi n áp bi n đ i đi u hòa theo th i gian g i là đi n áp xoay chi u.ệ ề ổ ề ờ ọ ệ ề

 Dòng đi n có cệ ường đ bi n đ i đi u hòa theo th i gian g i là dòng đi n xoay chi u.ộ ế ổ ề ờ ọ ệ ề

3 Đo n m ch xoay chi u ch có đi n tr thu n ạ ạ ề ỉ ệ ở ầ

 Dòng đi n trên đi n tr thu n bi n thiên đ ng pha v i đi n áp gi a hai đ u đi n tr và cóệ ệ ở ầ ế ồ ớ ệ ữ ầ ệ ởbiên đ xác đ nh b i: ộ ị ở 0

0

UIR

= ; U0

U2

N uế ϕ = 0 thì u đ ng pha v i iồ ớ

 Công su t t a nhi t t c th i:ấ ỏ ệ ứ ờ p Ri = 2 = RI cos02 2 ω t

 Công su t t a nhi t trung bình:ấ ỏ ệ

2 0

RI P

2

=

 Nhi t lệ ượng t a ra trong th i gian t:ỏ ờ

2 0

RI

2

=

Bài 27: M ch đi n xoay chi u ch có t đi n và cu n c m ạ ệ ề ỉ ụ ệ ộ ả

1 Đo n m ch xoay chi u ch có t đi n ạ ạ ề ỉ ụ ệ

 Dòng đi n qua t đi n s m pha ệ ụ ệ ớ

2

π

đ i v i đi n áp gi a hai b n t đi n.ố ớ ệ ữ ả ụ ệ

 Trên gi n đ frenen cho đo n m ch ch có t đi n , vecto ả ồ ạ ạ ỉ ụ ệ Url p v i ậ ớ Ir m t góc ộ

2

π theo chi u âmề

 Đ nh luât ôm cho đo n m ch ch có t đi n : ị ạ ạ ỉ ụ ệ

C

UIZ

= ZC 1

C

=ω

2 Đo n m ch xoay chi u ch có cu n c m ạ ạ ề ỉ ộ ả

 Cường đ dòng đi n qua cu n c m thu n bi n thiên đi u hòa cùng t n s nh ng tr phaộ ệ ộ ả ầ ế ề ầ ố ư ễ2

 Đ nh lu t ôm đ i v i đo n m ch xoay chi u ch có cu n c m: ị ậ ố ớ ạ ạ ề ỉ ộ ả

L

UIZ

 Khi x y ra hi n tả ệ ượng c ng hổ ưởng đi n :ệ

+T ng tr đo n m ch đ t giá tr c c ti u: ổ ở ạ ạ ạ ị ự ể Zmin =R

+Cường đ hi u d ng c a dòng đi n trong m ch đ t giá tr c c đ i :ộ ệ ụ ủ ệ ạ ạ ị ự ạ max

UI

R

=