CHỦ ĐỀ 1. DAO ĐỘNG. BÀI 4. DAO ĐỘNG TẮT DẦN - DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC VÀ HIỆN TƯỢNG CỘNG HƯỞNG
Ảnh
Ảnh
Trang bìa
Trang bìa
CHỦ ĐỀ 1. DAO ĐỘNG. BÀI 4. DAO ĐỘNG TẮT DẦN - DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC VÀ HIỆN TƯỢNG CỘNG HƯỞNG
* Học xong bài này, bạn có thể - Nêu được ví dụ thực tế về dao động tắt dần, dao động cưỡng bức và hiện tượng cổng hưởng. - Thảo luận, đánh giá được sự có lợi hay có hại của cộng hưởng trong một số trường hợp cụ thể. * Khởi động: Tòa nhà Đài Bắc 101 (Taipei 101) cao 509m xác lập kỉ lục là tòa nhà cao nhất thế giới vào năm 2004 và duy trì vị thế này cho đến năm 2010 khi tòa nhà Buji Kalifa ở Dubai được khánh thành. Để bảo vệ tòa nhà khỏi rung lắc mạnh dưới tác dụng của gió, bão hay động đất, một quả cầu giảm chấn khổng lồ đường kính 5,5m, khối lượng 662 tấn được treo lơ lửng từ tầng 92 xuống tầng 87 của tòa nhà. Khối cầu này giúp giảm rung lắc của tòa nhà bằng cách nào
I. DAO ĐỘNG TẮT DẦN
+ Định nghĩa 1
- Trong môi trường không có lực cản, cơ năng của vật dao động được bảo toàn và dao động của nó được duy trì mãi mãi. Tuy vật, trong thực tế, dao động của các vật sẽ giảm dần biên độ. Trong trường hợp lực cản nhỏ, biên độ của dao động giảm dần theo quy luật như trong đồ thị Hình 4.2. Dao động như vậy được gọi là “Dao động tắt dần”. Kí hiệu A0 để chỉ biên độ dao động của vật trong chu kì đầu. Sau mỗi chu kì, biên độ của dao động giảm dần. - Ví dụ: sau khi được đẩy, xích đu dao động. Nhưng dao động đó không tiếp diễn mãi nếu không có những lần đẩy tiếp theo.
Ảnh
+ Câu hỏi 1
Câu hỏi 1 : Giải thích tại sao, trong môi trường có lực cản, dao động của các vật lại tắt dần.
+ Câu hỏi 2
Câu hỏi 2: Vì sao nếu chỉ đẩy một lần, xích đu sẽ dao động một vài chu kì rồi dừng lại?
+ Luyện tập 1
Luyện tập 1: Lấy ví dụ về dao động tắt dần trong thực tế.
II. DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC VÀ HIỆN TƯỢNG CỘNG HƯỞNG
1. Dao động cưỡng bức.
- Sự tắt dần dao động của khung xe là có lợi vì nó giúp giảm sự khó chịu cho người ngồi trên xe. Trong một số trường hợp khác, sự tắt dần của dao động là không mong muốn. Khi đó, người ta phải tìm cách làm cho dao động không tắt dần. - Để một vật dao động không tắt dần, người ta thường tác dụng vào nó một ngoại lực cưỡng bức biến thiên tuần hoàn. Khi đó, dao động của vật gọi là dao động cưỡng bức. Lúc này, vật dao động với tần số bằng tần số của ngoại lực cưỡng bức. - Ví dụ, khi đến mỗi bến, xe buýt chỉ tạm dừng nên không tắt máy. Hành khánh trên xe nhận thấy thân xe dao động. Đó là dao động cưỡng bức dưới tác dụng của lực cưỡng bức tuần hoàn gây ra bởi chuyển động của pít tông trong xi lanh của động cơ.
2. Hiện tượng cổng hưởng
- Mỗi hệ dao động đều có một tần số dao động riêng đặc trưng. Nếu để cho hệ tự dao động sau một kích thích ban đầu, hệ sẽ dao động với tần số riêng của nó. Tần số dao động này chỉ phụ thuộc vào đặc điểm cấu tạo của hệ mà không phụ thuộc vào cách kích thích dao động. - Trong trường hợp dao động cưỡng bức, ta đã tác động một ngoại lực vào hệ và bắt hệ dao động theo tần số của ngoại lực. Hình 4.4 biểu diễn sự thay đổi của biên độ dao động cưỡng bức theo tần số của ngoại lực tuần hoàn. Trong đó, f0 là tần số dao động riêng của hệ dao động.
Ảnh
+ Ðịnh nghĩa
- Hiện tượng biên độ dao động cưỡng bức tăng đến giá trị cực đại khi tần số f của lực cưỡng bức tiến đến bằng tần số riêng f0 của hệ dao động được gọi là hiện tượng cộng hưởng. - Điều kiện f = f0 được gọi là điều kiện cộng hưởng. - Khi xả ra hiện tượng cộng hưởng, vật hấp thụ được năng lượng lớn nhất có thể từ ngoại lực do tốc độ tiêu hao năng lượng bởi lực cản bằng tốc độ cung cấp năng lượng của ngoại lực.
+ Câu hỏi 3
Câu hỏi 3: Lấy ví dụ các hệ dao động cưỡng bức trong thực tế.
+ Câu hỏi 4
Câu hỏi 4: Tìm tần số dao động riêng của con lắc lò xo trong Hình 2.4. Tần số này phụ thuộc vào những yếu tố nào?
Ảnh
+ Câu hỏi 5
Câu hỏi 5: Dựa vào đồ thị Hình 4.4, mô tả sự thay đổi của biên độ dao động cưỡng bức theo tần số của ngoại lực tuần hoàn
Ảnh
3. Lợi ích và tác hại của hiện tượng cộng hưởng.
- Trong nhiều trường hợp, hiện tưởng cộng hưởng là có lợi. Ví dụ, hợp cộng hưởng của các nhạc cụ như đàn ghita, violon, … có vai trò giúp cho không khi trong hộp có thể dao động cộng hưởng với những tần số dao động khác nhau của dây đàn. - Hiện tưởng cộng tưởng không chỉ có lợi mà còn có hại. Những hệ dao động như tòa nhà, cầu, bệ máy, khung xe,… đều có tần số riêng. Không để cho các hệ ấy chịu tác dụng của các lực cưỡng bức mạnh có tần số bằng tần số riêng của hệ. Nếu không, nó làm cho các hệ ấy dao động mạnh, dẫn đến đổ hoặc gãy. - Vào tháng 6 năm 2000, ngay trong ngày khánh thành, cầu đi bộ Millennium (Hình 4.5) ở Anh đã rung lắc cực mạnh dưới tác dụng của hơn 2000 người trên cầu.
Dặn dò
Dặn dò
DẶN DÒ
+ Đọc lại các lý thuyết vừa học. + Làm thêm các bài tập trong sách bài tập + Ðọc qua truớc bài :"Mô tả sóng" của chủ đề 2
Cảm ơn
Cảm ơn các bạn đã chăm chú nghe bài giảng