Công thức vật lý 12 chương 1: Dao động cơ – Giáo viên Việt Nam – Tài liệu text

Công thức vật lý 12 chương 1: Dao động cơ – Giáo viên Việt Nam

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (250.39 KB, 14 trang )

<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>

<b>CHƯƠNG I. DAO ĐỘNG CƠ</b>
<b>Bài 1. DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA</b>

<b>I. Dao động cơ :</b>

<b>1. Thế nào là dao động cơ :</b>

Chuyển động qua lại quanh một vị trí đặc biệt, gọi là vị trí cân bằng.
<b>2. Dao động tuần hoàn :</b>

Sau những khoảng thời gian bằng nhau gọi là chu kỳ, vật trở lại vị trí cũ theo
hướng cũ.

<b>II. Phương trình của dao động điều hịa :</b>

<b>1. Định nghĩa : Dao động điều hòa là dao động trong đó li độ của vật là một hàm</b>
cosin ( hay sin) của thời gian

<b>2. Phương trình : </b>
<b> x = Acos( t +  )</b>

+ A là biên độ dao động ( A>0), A phụ thuộc năng lượng cung cấp cho hệ ban
dầu, cách kích thích

+ ( t +  ) là pha của dao động tại thời điểm t

+  là pha ban đầu, phụ tuộc cách chọn gốc thời gian,gốc tọa độ, chiều dương
<b>III. Chu kỳ, tần số và tần số góc của dao động điều hòa :</b>

<b>1. Chu kỳ, tần số :</b>

– Chu kỳ T : Khoảng thời gian để vật thực hiện một dao động toàn phần –
đơn vị giây (s)

– Tần số f : Số dao động toàn phần thực hiện được trong một giây – đơn vị
Héc (Hz)

<b>2. Tần số góc :</b>
<i>ω=2 π</i>

<i>T</i> =2 πf <b><sub>; </sub></b> <i>f =</i>

1

<i>T</i> <sub>(, T, f chỉ phụ tuộc đặc tính của hệ)</sub>
<b>VI. Vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa :</b>

<b>1. Vận tốc : v = x’ = -Asin(t +  ) = .Acos(.t +  + /2)</b>
 Ở vị trí biên : x = ± A  v = 0

 Ở vị trí cân bằng : x = 0  vmax = A

Liên hệ v và x : <i>x</i>

2<sub>+</sub> <i>v</i>2

<i>ω</i>2=<i>A</i>

2

Liên hệ v và a :

<i>a</i>2
<i>ω</i>4+

<i>v</i>2
<i>ω</i>2=<i>A</i>

2

<b>2. Gia tốc : a = v’ = x”= -</b>2<sub>Acos(t +  ) = </sub> <i>ω</i>2<i>A cos(ωt +ϕ+π )</i>

Ở vị trí biên : |<i>a|</i>max=<i>ω</i>
2<i><sub>A</sub></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>

(2)

<b>V. Đồ thị của dao động điều hòa :</b>

Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của x vào t là một đường hình sin.

<b>VI. Liên hệ giữa d đ đ h và chuyển động tròn đều: một điểm dao động điều hịa</b>
trên một đoạn thẳng có thể coi là hình chiếu của một điểm tương ứng chuển
động trịn đều lên đường kính là đoạn thẳng đó.

<b>VII: Độ lệch pha của x,v,a: v</b>

a x

<b>Lưu ý : Khi 1 đại lượng biến thiên theo thời gian ở thời điểm t0 tăng thì đạo </b>
<b>hàm bậc nhất của nó theo t sẽ dương và ngược lại. (hoặc dùng vòng tròn </b>

<b>lượng giác biết ngay là tại thời điểm t đại lượng nào đó đang tăng hoặc </b>

lượng giác biết ngay là tại thời điểm t đại lượng nào đó đang tăng hoặc

<b>giảm.Góc phi > 0 ứng với nửa đường trịn phía trên, đại lượng đó đang giảm </b>
<b>và ngược lại)</b>

<b> </b>
<b>Các dạng bài tập:</b>

<b>1. Dao động có phương trình đặc biệt:</b>
* 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.

Toạ độ vị trí cân bằng x = a, toạ độ vị trí biên x = a  A
Vận tốc v = x’ = x0’, gia tốc a = v’ = x” = x0”

Hệ thức độc lập: a = -2<sub>x</sub>
0

2 2 2

0 ( )

<i>v</i>

<i>A</i> <i>x</i>


 

* x = a  Acos2<sub>(t + ) (ta hạ bậc)</sub>

Biên độ A/2; tần số góc 2, pha ban đầu 2.
*Chuyển đổi công thức:

-cosα = cos(α- )= cos(α+)
sin α = cos(α-/2)

– sin α = cos(α+/2)
cos2<sub>α </sub>

1 cos2
2
 

sin2<sub>α </sub>

1 cos2
2
 

cosa + cosb  2cos

a b
2

cos

a b
2

.

</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>

(3)

A

-A O <sub>A/2</sub>

T/6

T/12

2

3

<i>A</i>

2

2

<i>A</i>

T/8

T/12
T/8

<b>3.Quãng đường đi trong 1 chu kỳ luôn là 4A; trong 1/2 chu kỳ luôn là 2A</b>

3.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 là A khi vật đi từ VTCB đến vị trí biên hoặc
ngược lại

*Thời gian vật đi được những quãng đường đặc biệt:

<b>4. Các bước lập phương trình dao động dao động điều hồ:</b>
* Tính 

* Tính A

* Tính  dựa vào điều kiện đầu: lúc t = t0 (thường t0 = 0)

0

0

Acos( )

sin( )

<i>x</i> <i>t</i>

<i>v</i> <i>A</i> <i>t</i>

 

  

 


 

<b>Lưu ý: + Vật chuyển động theo chiều dương thì v > 0 (<0), ngược lại v < 0</b>
(>0)

+ Trước khi tính  cần xác định rõ  thuộc góc phần tư thứ mấy của
đường tròn lượng giác

(thường lấy -π <  ≤ π)

<b>5.Khoảng thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí có li độ x</b>1 đến x2 : viết phương

trình chuyển động chọn gốc thời gian lúc
x= x1, v>0 , thay x= x2, v>0 tìm t

<b>6.Quãng đường vật đi được từ thời điểm t</b>1 đến t2.

Phân tích: t2 – t1 = nT + t (n N; 0 ≤ t < T)

Quãng đường đi được trong thời gian nT là S1 = 4nA, trong thời gian t là S2.

Quãng đường tổng cộng là S = S1 + S2

+ Tính S2 bằng cách định vị trí x1, x2 và chiều chuyển động của vật trên trục Ox

Xác định:

1 1 2 2

1 1 2 2

Acos( ) Acos( )

à

sin( ) sin( )

<i>x</i> <i>t</i> <i>x</i> <i>t</i>

<i>v</i>

<i>v</i> <i>A</i> <i>t</i> <i>v</i> <i>A</i> <i>t</i>

   

     

   

 

 

   

  <sub> (v</sub><sub>1</sub><sub> và v</sub><sub>2</sub><sub> chỉ cần xác định dấu)</sub>

<i><b>Lưu ý: + Nếu t = T/2 thì S</b></i>2 = 2A

+ Tốc độ trung bình của vật đi từ thời điểm t1 đến t2: 2 1

<i>tb</i>

<i>S</i>
<i>v</i>

<i>t</i> <i>t</i>

 <sub> với S là quãng</sub>
đường tính như trên.

</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>

(4)

<b>7. Tính thời gian đi được quãng đường S và thời gian vật đi từ li độ x</b>1 đến x2 cũng

tương tự:

Phân tích :S = n4A + S

-Thời gian đi được quãng đường n.4A là t=n.T
<b>-Nếu S= 2A thì t’=T/2</b>

<b>-Nếu S lẻ thì tìm thời gian vật đi từ li độ x</b>1 đến x2 là t’

*Toàn bộ thời gian là:t+t’

<b>8. Các bước giải bài tốn tính thời điểm vật đi qua vị trí đã biết x (hoặc v, a, W</b>t,

Wđ, F) lần thứ n

* Giải phương trình lượng giác lấy các nghiệm của t (Với t > 0  phạm vi giá trị
của k )

* Liệt kê n nghiệm đầu tiên (thường n nhỏ)
* Thời điểm thứ n chính là giá trị lớn thứ n

<b>Lưu ý:+ Đề ra thường cho giá trị n nhỏ, còn nếu n lớn thì tìm quy luật để suy ra</b>
nghiệm thứ n

+ Có thể giải bài toán bằng cách sử dụng mối liên hệ giữa dao động điều hoà và
chuyển động trịn đều

<b>9. Các bước giải bài tốn tìm số lần vật đi qua vị trí đã biết x (hoặc v, a, W</b>t, Wđ, F)

từ thời điểm t1 đến t2.

* Giải phương trình lượng giác được các nghiệm
* Từ t1 < t ≤ t2  Phạm vi giá trị của (Với k  Z)

* Tổng số giá trị của k chính là số lần vật đi qua vị trí đó.

<i><b>Lưu ý: + Có thể giải bài tốn bằng cách sử dụng mối liên hệ giữa dao động điều</b></i>

hoà và chuyển động tròn đều.

+ Trong mỗi chu kỳ (mỗi dao động) vật qua mỗi vị trí biên 1 lần cịn các vị trí khác
2 lần.

<b>10. Các bước giải bài tốn tìm li độ, vận tốc dao động sau (trước) thời điểm t một</b>
khoảng thời gian t.

Biết tại thời điểm t vật có li độ x = x0.

+Viết lại phương trình chuyển động, chọn gốc thời gian là x = x0. v>o (hoặc v<0

tùy theo đề)

Thế t=∆t tìm được đại lượng cần

<b>11.Bài tốn tính qng đường lớn nhất và nhỏ nhất vật đi được trong khoảng thời</b>
gian 0 < t < T/2.

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 đường trịn đều.
Góc qt  = t.

Quãng đường lớn nhất khi vật đi từ M1 đến M2 đối xứng qua trục sin (hình 1)
ax 2A sin

2
<i>M</i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>

(5)

Quãng đường nhỏ nhất khi vật đi từ M1 đến M2 đối xứng qua trục cos (hình 2)
2 (1 os )

2
<i>Min</i>

<i>S</i>  <i>A</i>  <i>c</i> 

<i><b> Lưu ý: + Trong trường hợp t > T/2 </b></i>

Tách 2 '

<i>T</i>

<i>t n</i> <i>t</i>

   
trong đó
*
;0 '
2
<i>T</i>
<i>n N</i>   <i>t</i>

Trong thời gian 2

<i>T</i>
<i>n</i>

quãng đường
luôn là 2nA

Trong thời gian t’ thì quãng đường lớn nhất, nhỏ nhất tính như trên.
+ Tốc độ trung bình lớn nhất và nhỏ nhất của trong khoảng thời gian t:

ax
ax <i>M</i>
<i>tbM</i>
<i>S</i>
<i>v</i>
<i>t</i>

 và

<i>Min</i>
<i>tbMin</i>
<i>S</i>
<i>v</i>
<i>t</i>

 với S<sub>Max</sub>; S<sub>Min</sub> tính như trên.
12. 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
<i>TT</i>
<i>T T</i>
 

Nếu T > T0   = (n+1)T = nT0.

Nếu T < T0   = nT = (n+1)T0. với n  N*

<b>Bài 2. CON LẮC LỊ XO</b>
<b>I. Con lắc lị xo :</b>

Gồm một vật nhỏ khối lượng m gắn vào đầu lò xo độ cứng k, khối lượng lị xo
khơng đáng kể

<b>II. Khảo sát dao động con lắc lò xo về mặt động lực học :</b>
1. Lực tác dụng : F = – kx

2. Định luật II Niutơn : <i>a=−</i>

<i>k</i>

k

<i>mx</i> <sub> = – </sub>2<sub>x</sub>

3. Tần số góc và chu kỳ : <i>ω=</i>

<i>k</i>

<i>m</i> <sub>  </sub> <i>T =2π</i>

<i>m</i>
<i>k</i>

mk

* Đối với con lắc lò xo thẳng đứng:

<i>ω=</i>

<i>g</i>

<i>Δl</i>

<i>T =2 π</i>

<i>Δl</i>

<i>g</i>

4. Lực kéo về(lực phục hồi) : Tỉ lệ với li độ F = – kx

4. Lực kéo về(lực phục hồi) : Tỉ lệ với li độ F = – kx

A

-A

M

M<sub>2</sub> <sub>1</sub>

O
P

x O x

2
1
M
M

-A
A

P2 P1

</div>
<span class='text_page_counter'>(6)</span><div class='page_container' data-page=6>

(6)

+ Hướng về vị trí cân bằng

+ Biến thiên điều hồ theo thời gian với cùng chu kỳ của li độ
+ Ngươc pha với li độ

<b>III. Khảo sát dao động con lắc lò xo về mặt năng lượng :</b>

<b>1. Động năng : </b> <i>Wđ</i>=

1
2<i>mv</i>

<i>2</i>

<b>2. Thế năng : </b> <i>Wđ</i>=

1
2<i>kx</i>

<i>2</i>

<b>3. Cơ năng : </b> <i>W=Wđ</i>+<i>Wt</i>=

1
2<i>kA</i>

<i>2</i>

=1

2<i>mω</i>

2<i><sub>A</sub></i>2

=<i>Const</i>

-Cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình phương biên độ dao động
-Cơ năng của con lắc được bảo toàn nếu bỏ qua masát

-Động năng và thế năng biến thiên tuần hồn với tần số góc 2, tần số 2f, chu kỳ
T/2

-Thời gian liên tiếp giữa 2 lần động năng bằng thế năng
là T/4

-Khi <i>ƯWđ</i>=<i>nWt</i>→<i>x=</i>
±<i>A</i>

<i>n+1</i>

n+1

-Khi <i>ƯWt</i>=<i>nWđ</i>→<i>v=</i>
±<i>Aω</i>

<i>n+1</i>

n+1

Các dạng bài tâp:

<b>1. * Độ biến dạng của lò xo thẳng đứng khi vật ở VTCB:</b>

<i>mg</i>
<i>l</i>
<i>k</i>
 

2 <i>l</i>
<i>T</i>
<i>g</i>
 

* Độ biến dạng của lò xo khi vật ở VTCB với con lắc
lò xo

nằm trên mặt phẳng nghiêng có góc nghiêng α:
nằm trên mặt phẳng nghiêng có góc nghiêng α:

sin
<i>mg</i>
<i>l</i>
<i>k</i>

 

2
sin
<i>l</i>
<i>T</i>
<i>g</i>



sinmglk sinlTg

<i> + Chiều dài lò xo tại VTCB: lCB = l0 + l (l0</i> là chiều dài tự nhiên)

<i> + Chiều dài cực tiểu (khi vật ở vị trí cao nhất): lMin = l0 + l – A</i>

<i> + Chiều dài cực đại (khi vật ở vị trí thấp nhất): lMax = l0 + l + A</i>
<i>  lCB = (lMin + lMax)/2</i>

<i><b> + Khi A >l (Với Ox hướng xuống):</b></i>

– Thời gian lò xo nén 1 lần là thời gian ngắn nhất
để vật đi

từ vị trí x1<i> = -l đến x</i>2 = -A.

– Thời gian lò xo giãn 1 lần là thời gian ngắn nhất
để vật đi

x
A

-A <sub></sub><i>l</i>

n 0

Gi
ãn

<i>Hình vẽ thể hiện thời gian </i>
<i>lò xo nén và giãn trong 1 </i>
<i><b>chu kỳ (Ox hướng xuống)</b></i>

<i>l </i>
giãn
O
x
A
-A
nén
<i>l </i>
giãn

O
x
A
-A

-A

<i>Hình a (A <l) </i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(7)</span><div class='page_container' data-page=7>

(7)

từ vị trí x1<i> = -l đến x</i>2 = A,

<i><b> Lưu ý: Trong một dao động (một chu kỳ) lò xo nén 2 lần</b></i>
và giãn 2 lần

<b>2. Lực kéo về hay lực hồi phục F = -kx = -m</b>2<sub>x</sub>

Đặc điểm:

* Là lực gây dao động cho vật.
* Luôn hướng về VTCB

* Biến thiên điều hoà cùng tần số với li độ

<b>3. Lực đàn hồi là lực đưa vật về vị trí lị xo khơng biến dạng.</b>
Có độ lớn Fđh = kx* (x* là độ biến dạng của lò xo)

* Với con lắc lò xo nằm ngang thì lực kéo về và lực đàn hồi là một (vì tại VTCB
lị xo khơng biến dạng)

* Với con lắc lò xo thẳng đứng hoặc đặt trên mặt phẳng nghiêng
+ Độ lớn lực đàn hồi có biểu thức:

* Fđh <i>= k|l + x| với chiều dương hướng xuống</i>

* Fđh <i>= k|l – x| với chiều dương hướng lên</i>

+ Lực đàn hồi cực đại (lực kéo): FMax<i> = k(l + A) = F</i>Kmax (lúc vật ở vị trí thấp

nhất)

+ Lực đàn hồi cực tiểu:

<i> * Nếu A < l  F</i>Min<i> = k(l – A) = F</i>KMin

<i> * Nếu A ≥ l  F</i>Min = 0 (lúc vật đi qua vị trí lị xo khơng biến dạng)

Lực đẩy (lực nén) đàn hồi cực đại: FNmax<i> = k(A – l) (lúc vật ở vị trí cao nhất)</i>

<i><b>Chú ý: Khi hệ dao động theo phương nằm ngang thì lực đàn hồi và lực hồi phục</b></i>
<i><b>là như nhau</b></i>

<i><b> 4. Một lị xo có độ cứng k, chiều dài l được cắt thành các lị xo có độ cứng k</b></i>1, k2,

<i>… và chiều dài tương ứng là l1, l2, … thì có: kl = k1l1 = k2l2 = …</i>

<b>5. Ghép lò xo: </b>

* Nối tiếp 1 2

1 1 1

<i>k</i> <i>k</i> <i>k</i>  <sub>  cùng treo một vật khối lượng như nhau thì: T</sub>2<sub> = T</sub>
12 +

T22

* Song song: k = k1 + k2 + …  cùng treo một vật khối lượng như nhau thì:

2 2 2

1 2

1 1 1

<i>T</i> <i>T</i> <i>T</i> 

<b>6. Gắn lò xo k vào vật khối lượng m</b>1 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: <i>T</i>32 <i>T</i>12<i>T</i>22 và

2 2 2

4 1 2

<i>T</i> <i>T</i>  <i>T</i>

<b>—Bài 3. CON LẮC ĐƠN</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(8)</span><div class='page_container' data-page=8>

(8)

Gồm một vật nhỏ khối lượng m, treo ở đầu một sợi dây không dãn, khối lượng
không đáng kể.

<b>II. Khảo sát dao động con lắc đơn về mặt động lực học :</b>
– Lực thành phần Pt là lực kéo về : Pt = – mgsin

– Nếu góc  nhỏ (  < 100 <sub>) thì : </sub> <i>Pt</i>=−<i>mg α=−mg</i>

<i>s</i>
<i>l</i>

Khi dao động nhỏ, con lắc đơn dao động điều hòa. với chu kỳ : <i>T=2π</i>

<i>l</i>
<i>g </i>

<i>ω=</i>

<i>g</i>
<i>l</i>

<b>3. Phương trình dao động:</b>

s = S0cos(t + ) hoặc α = α0<i>cos(t + ) với s = αl, S</i>0 = α0<i>l </i>

 v = s’ = -S0<i>sin(t + ) = -lα</i>0sin(t + )

 a = v’ = -2<sub>S</sub>

0cos(t + ) = -2<i>lα</i>0cos(t + ) = -2s = -2<i>αl</i>

<b>Lưu ý: S</b>0 đóng vai trị như A cịn s đóng vai trị như x

+ Nếu <i>F</i> <sub> hướng lên thì </sub> '

<i>F</i>

<i>g</i> <i>g</i>

<i>m</i>

 

<b>III. Khảo sát dao động con lắc đơn về mặt năng lượng 🙁 dùng cho con lắn ban</b>
<b>đầu được thả v=0)</b>

<b>1. Động năng : </b> <i>Wđ</i>=

1
2<i>mv</i>

<i>2</i>

<b>2. Thế năng : W</b>t = mgl(1 – cos )

<b>3. Cơ năng : </b> <i>W=</i>

1
2<i>mv</i>

<i>2</i>

+<i>mgl (1−cos α )</i>

<b>= mgl(1 – cos</b>0)

<i><b>4. Vận tốc : v=</b></i>

<i>2 gl(cosα−cos α</i>0)

2 gl(cosα−cos α0)

<b>5. Lực căng dây : </b> <i>T =mg(3cosα−2 cosα</i>0)

</div>
<span class='text_page_counter'>(9)</span><div class='page_container' data-page=9>

(9)

<b>1. Hệ thức độc lập(v</b>0 có thể khác 0 hoặc bằng 0)

* a = -2<sub>s = -</sub>2<i><sub>αl</sub></i>

*

2 2 2

0 ( )

<i>v</i>

<i>S</i> <i>s</i>

 

 

*

2

2 2

0

<i>v</i>
<i>gl</i>

  

<b>2. Cơ năng:</b>

2 2 2 2 2 2 2

0 0 0 0

1 1 1 1

W

2  2 2  2  

 <i>m S</i>  <i>mgS</i>  <i>mgl</i>  <i>m l</i>

<i>l</i>

<i><b>3. Tại cùng một nơi con lắc đơn chiều dài l</b>1</i> có chu kỳ T1<i>, con lắc đơn chiều dài l2</i>

có chu kỳ T2<i>, con lắc đơn chiều dài l1 + l2</i> có chu kỳ T2<i>,con lắc đơn chiều dài l1 </i>
<i>-l2 (l1>l2</i>) có chu kỳ T4.

Thì ta có: <i>T</i>32 <i>T</i>12<i>T</i>22 và

2 2 2

4 1 2

<i>T</i> <i>T</i>  <i>T</i>

<b>4. Khi con lắc đơn dao động với </b>0 bất kỳ. Cơ năng, vận tốc và lực căng của sợi

dây con lắc đơn

W = mgl(1-cos0); v2 = 2gl(cosα – cosα0) và TC = mg(3cosα – 2cosα0)

<i><b> Lưu ý: – Các công thức này áp dụng đúng cho cả khi </b></i>0 có giá trị lớn

– Khi con lắc đơn dao động điều hồ (0 << 1rad) thì:

2 2 2 2

0 0

1

W= ; ( )

2<i>mgl</i> <i>v</i> <i>gl</i>   <i><sub> (đã có ở trên)</sub></i>

2 2

0

(1 1,5 )
<i>C</i>

<i>T</i> <i>mg</i>   

<b>5. Con lắc đơn có chu kỳ đúng T ở độ cao h</b>1, nhiệt độ t1. Khi đưa tới độ cao h2,

nhiệt độ t2 thì ta có:

6 2

<i>T</i> <i>h</i> <i>t</i>

<i>T</i> <i>R</i>

  

 

Với R = 6400km là bán kính Trái Đât, cịn  là hệ số nở dài của thanh con lắc.

<b>7. Con lắc đơn có chu kỳ đúng T ở độ sâu d</b>1, nhiệt độ t1. Khi đưa tới độ sâu d2,

nhiệt độ t2 thì ta có:

2 2

<i>T</i> <i>d</i> <i>t</i>

<i>T</i> <i>R</i>

  

 

Lưu ý: * Nếu T > 0 thì đồng hồ chạy chậm (đồng hồ đếm giây sử dụng con lắc
đơn)

* Nếu T < 0 thì đồng hồ chạy nhanh
* Nếu T = 0 thì đồng hồ chạy đúng

* Thời gian chạy sai mỗi ngày (24h = 86400s): 86400( )

<i>T</i>

<i>s</i>
<i>T</i>


 

</div>
<span class='text_page_counter'>(10)</span><div class='page_container' data-page=10>

(10)

Lực phụ khơng đổi thường là:

* Lực qn tính: <i>F</i> <i>ma</i> <sub>, độ lớn F = ma ( </sub><i>F</i>   <i>a</i>

 

)

<b> Lưu ý: + Chuyển động nhanh dần đều </b><i>a</i>  <i>v</i><sub> (</sub><i>v</i><sub> có hướng chuyển động)</sub>
+ Chuyển động chậm dần đều <i>a</i>  <i>v</i>

 

* Lực điện trường: <i>F</i> <i>qE</i> <sub>, độ lớn F = |q|E (Nếu q > 0  </sub><i><sub>F</sub></i><sub> </sub><i><sub>E</sub></i><sub>; còn nếu q < 0</sub>
 <i>F</i>  <i>E</i>

 

)

* Lực đẩy Ácsimét: F = DgV (<i>F</i> <sub>luông thẳng đứng hướng lên)</sub>

Trong đó: D là khối lượng riêng của chất lỏng hay chất khí.
g là gia tốc rơi tự do.

V là thể tích của phần vật chìm trong chất lỏng hay chất khí đó.

Khi đó: <i>P</i>'  <i>P F</i> gọi là trọng lực hiệu dụng hay trong lực biểu kiến (có vai trị

như trọng lực <i>P</i> <sub>)</sub>

'

<i>F</i>

<i>g</i> <i>g</i>

<i>m</i>

 



 

gọi là gia tốc trọng trường hiệu dụng hay gia tốc trọng trường biểu
kiến.

Chu kỳ dao động của con lắc đơn khi đó: ' 2 '

<i>l</i>
<i>T</i>

<i>g</i>


Các trường hợp đặc biệt:

* <i>F</i><sub> có phương ngang: + Tại VTCB dây treo lệch với phương thẳng đứng một</sub>

góc có: tan

<i>F</i>
<i>P</i>

 

+

2 2

' ( )<i>F</i>

<i>g</i> <i>g</i>

<i>m</i>

 

* <i>F</i> <sub>có phương thẳng đứng hướng lên thì </sub> <i>g '=g−</i>

<i>F</i>
<i>m</i>

* Nếu <i>F</i> <sub> hướng xuống thì </sub> '

<i>F</i>

<i>g</i> <i>g</i>

<i>m</i>

 

( chú ý :g tăng khi thang máy lên nhanh , xuống chậm)
<b>9.(Dành cho chương trình nâng cao) Con l¾c vËt lÝ. </b>

<i> a. Mơ tả con lắc vật lí: Là một vật rắn đợc quay quanh một trục nằm ngang cố</i>

<i>định.</i>

<i> b. Phơng trình dao động của con lắc: </i> 0.<i>cos</i>( .<i>t</i>)<i><sub>; </sub></i>

<i> – TÇn sè gãc: </i>

.

<i>mg d</i>
<i>I</i>

 

<i> Trong đó m</i>
<i>là khối lợng vật rắn, d là khoảng cách từ trọng</i>
<i>tâm vật rắn đến trục quay ( d = OG ), I là mơmen</i>

<i>qn tính của vật rắn đối với trục quay( đơn vị</i>
<i>kg.m2<sub>).</sub></i>

qn tính của vật rắn đối với trục quay( đơn vịkg.m2).

O

G
O

</div>
<span class='text_page_counter'>(11)</span><div class='page_container' data-page=11>

(11)

<i>- Chu kì dao động: </i>

2 1

2

.

<i>I</i>
<i>T</i>

<i>mg d</i> <i>f</i>



  

<i>- øng dơng cđa con l¾c vËt lí là dùng đo gia tốc</i>
<i>trọng trờng g</i>

<b>Bi 4. DAO ĐỘNG TẮT DẦN – DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC</b>
<b>I. Dao động tắt dần :</b>

<b>1. Thế nào là dao động tắt dần : Biên độ dao động giảm dần</b>

<b>2. Giải thích : Do lực cản của khơng khí, lực ma sát và lực cản càng lớn thì sự tắt</b>
dần càng nhanh.

<b>3. Ứng dụng : Thiết bị đóng cửa tự động hay giảm xóc.</b>
<b>II. Dao động duy trì :</b>

Giữ biên độ dao động của con lắc không đổi mà không làm thay đổi chu kỳ dao
động riêng bằng cách cung cấp cho hệ một phần năng lượng đúng bằng phần
năng lượng tiêu hao do ma sát sau mỗi chu kỳ.

<b>III. Dao động cưỡng bức :</b>

<b>1. Thế nào là dao động cưỡng bức : Giữ biên độ dao động của con lắc không</b>
đổi bằng cách tác dụng vào hệ một ngoại lực cưỡng bức tuần hoàn

<b>2. Đặc điểm :</b>

<b>- Tần số dao động của hệ bằng tần số của lực cưỡng bức.</b>

– Biên độ của dao động cưỡng bức phụ thuộc biên độ lực cưỡng bức và độ chênh
lệch giữa tần số của lực cưỡng bức và tần số riêng của hệ dao động.

<b>Chú ý: Bài tốn xe , xơ nước lắc mạnh nhất:</b>

Hệ dao động có tần số dao động riêng là f0, nếu hệ chịu tác dụng của lực cỡng bức

biến thiên tuần hoàn với tần số f thì biên độ dao động của hệ lớn nhất khi: f0 =

f

Vd: Một chiếc xe gắn máy chạy trên một con đờng lát gạch, cứ cách khoảng 9m
trên đờng lại có một rãnh nhỏ. Chu kì dao động riêng của khung xe máy trên lị xo
giảm xóc là 1,5s. Hỏi với vận tốc bằng bao nhiêu thì xe bị xóc mạnh nht.

Lời Giải

Xe máy bị xãc m¹nh nhÊt khi f0 = f <i>T T</i> 0<b> mµ T = s/v suy ra v = s/T = 9/1,5 =</b>

6(m/s) = 21,6(km/h).

<b>IV. Hiện tượng cộng hưởng :</b>

<b>1. Định nghĩa : Hiện tượng biên độ của dao động cưỡng bức tăng đến giá trị cực</b>
khi tần số f của lực cưỡng bức tiến đến bằng tần số riêng f0 của hệ dao động gọi

là hiện tượng cộng hưởng.

<b>2. Tầm quan trọng của hiện tượng cộng hưởng : Hiện tượng cộng hưởng</b>
khơng chỉ có hại mà cịn có lợi

<i><b>NC: Một con lắc lị xo dao động tắt dần với biên độ A, hệ số ma sát µ. </b></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(12)</span><div class='page_container' data-page=12>

(12)

2 2 2

2 2

<i>kA</i> <i>A</i>

<i>S</i>

<i>mg</i> <i>g</i>

 

 

<i>* Độ giảm biên độ sau mỗi chu kỳ là: </i> 2

4 <i>mg</i> 4 <i>g</i>
<i>A</i>

<i>k</i>

 

  

<i>* Độ giảm biên độ sau nửa chu kỳ là: </i> <i>ΔA</i>1=

<i>2 μmg</i>

<i>k</i>

<i>* Số dao động thực hiện được: </i>

2

4 4

<i>A</i> <i>Ak</i> <i>A</i>

<i>N</i>

<i>A</i> <i>mg</i> <i>g</i>

 

  

<i>* Thời gian vật dao động đến lúc dừng lại:</i>

.

4 2

<i>AkT</i> <i>A</i>

<i>t N T</i>

<i>mg</i> <i>g</i>



 

   

<i> (Nếu coi dao động tắt dần có tính tuần hồn với chu</i>

<i>kỳ </i>

2

<i>T</i> 


<i>)</i>

<b>—Bài 5. TỔNG HỢP HAI DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA CÙNG PHƯƠNG, CÙNG</b>
<b>TẦN SỐ – PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE – NEN</b>

<b>I. Véctơ quay :</b>

Một dao động điều hịa có phương trình x = Acos(t +  ) được biểu diễn bằng
véctơ quay có các đặc điểm sau :

– Có gốc tại gốc tọa độ của trục Ox

– Có độ dài bằng biên độ dao động, OM = A
– Hợp với trục Ox một góc bằng pha ban đầu.
<b>II. Phương pháp giản đồ Fre – nen :</b>

Dao động tổng hợp của 2 dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số là một dao
động điều hòa cùng phương, cùng tần số với 2 dao động đó.

<i><b>Biên độ và pha ban đầu của dao động tổng hợp được xác định :</b></i>

<i>A</i>2=<i>A</i>12+<i>A</i>22+2 A1<i>A</i>2<i>cos (ϕ</i>2−<i>ϕ</i>1)

<i>tan ϕ=</i> <i>A</i>1<i>sin ϕ</i>1+<i>A</i>2<i>sin ϕ</i>2

<i>A</i><sub>1</sub><i>cos ϕ</i><sub>1</sub>+<i>A</i><sub>2</sub><i>cos ϕ</i><sub>2</sub> <sub>(dựa vào dấu của sin và cos để tìm )</sub>

VD:tan=

3

−3 →<i>ϕ=</i>

<i>7 π</i>

6 <i>khong . phai</i>

<i>π</i>

6 <sub>( mẫu âm thì phi tù, mẫu dương thì phi</sub>

nhọn)

</div>
<span class='text_page_counter'>(13)</span><div class='page_container' data-page=13>

(13)

<b> x</b>1 = A1cos(t + 1;

x2 = A2cos(t + 2) …

thì dao động tổng hợp cũng là dao động điều hoà cùng phương cùng tần số
x = Acos(t + ).

Chiếu lên trục Ox và trục Oy  Ox .
Ta được: <i>Ax</i> <i>Ac</i>os<i>A c</i>1 os1<i>A c</i>2 os2 …

<i>Ay</i> <i>A</i>sin<i>A</i>1sin1<i>A</i>2sin2…

2 2

<i>x</i> <i>y</i>

<i>A</i> <i>A</i> <i>A</i>

  

và tan

<i>y</i>

<i>x</i>

<i>A</i>
<i>A</i>

 

với  [Min;Max]

<b>*Ảnh hưởng của độ lệch pha :</b>

– Nếu 2 dao động thành phần cùng pha :  = 2k  Biên độ dao động tổng hợp
cực đại :

A = A1 + A2

– Nếu 2 dao động thành phần ngược pha :  = (2k + 1)  Biên độ dao động tổng
hợp cực tiểu : <i>A=|A</i>1−<i>A</i>2|

– Nếu hai dao động thành phần vuông pha : <i>Δϕ=(2 n+1)</i>
<i>π</i>

2⇒<i>A=</i>

<i>A</i>1
2

A1

+<i>A</i><sub>2</sub>2

– Biên độ dao động tổng hợp : |<i>A</i>1−<i>A</i>2|≤<i>A≤ A</i>1+<i>A</i>2

– Nếu A1 = A2 thì

<i>ϕ=ϕ</i>1+<i>ϕ</i>2

2 <sub>(vẽ hình chọn giá trị phi sao cho vectơ tổng ở giữa</sub>
hai vectơ thành phần)

<b>PHƯƠNG PHÁP SỐ PHỨC</b>

<b>(Dùng máy tính CASIO fx – 570ES)</b>

VD: Hai dao động điều hồ cùng phương, cùng tần số có các biên độ A1 = 2a, A2 =

a và các pha ban đầu 1 3, 2 .

   

Hãy tính biên độ và pha ban đầu của dao động
tổng hợp.

Số phức của dao động tổng hợp có dạng:
(khơng nhập a)

Tiến hành nhập máy: Chọn MODE 2

 

 

2 <i>SHIFT</i>  6 0 + 1 <i>SHIFT</i>  1 8 0  <i><sub>SHIFT   </sub></i>

sẽ hiển thị giá trị biên độ

A.

A.

A = 1.73 = 3

<i>SHIFT  </i> <sub>sẽ hiển thị góc pha ban đầu .</sub>

</div>
<span class='text_page_counter'>(14)</span><div class='page_container' data-page=14>

(14)

<b>Chú ý: </b>

+ Máy chỉ ra 1 nghiệm, (vẽ hình chọn giá trị phi sao cho vectơ tổng ở giữa hai
vectơ thành phần rồi chọn phi nhọn hay tù).

+ Phương pháp này cũng áp dụng để tính dao động thành phần x1 khi biết x và x2

</div>

<!–links–>