Vật lí 11 Cánh diều Bài 4: Dao động tắt dần - Dao động cưỡng bức và hiện tượng cộng hưởng

Hình 4.1. Đồ thị dao động tắt dần trong môi trường có lực cản nhỏ

Dao động có biên độ giảm dần theo quy luật khi có lực cản nhỏ được gọi là dao động tắt dần. Kí hiệu A₀ để chỉ biên độ dao động của vật trong chu kì đầu tiên. Sau mỗi chu kì, biên độ của dao động giảm dần.

Ví dụ: bộ phận giảm chấn của ô tô

Hình 4.2. Bộ phận đàn hồi và bộ phận giảm chấn trong hệ thống trao của ô tô

1.2.1. Dao động cưỡng bức

Dao động của vật chịu tác dụng của một ngoại lực cưỡng bức biến thiên tuần hoàn thì được 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 dừng chờ đèn đỏ, xe máy không tắt máy, người ngồi trên xe thấy thân xe máy dao động, đó là dao động cưỡng bức dưới tác dụng của lực cưỡng bức tuần hoàn gây ra bởi chuyển động của pit-tông trong xilanh của động cơ.

1.2.2. Hiện tượng cộng hưởng

· 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 xảy 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.

Hình 4.3. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của biên độ dao động cưỡng bức vào tần số của ngoại lực

1.2.3. Lợi ích và tác hại của hiện tượng cộng hưởng

· Hiện tượng cộng hưởng có lợi, ví dụ như hộp cộng hưởng của các nhạc cụ như đàn ghita, violon,… có vai trò giúp cho không khí trong hộp có thể dao động cộng hưởng với những tần số dao động khác nhau của dây đàn.

· Hiện tượng cộng hưởng có hại, ví dụ như vào ngày 6/2000 ngay trong ngày đầu khánh thành, cầu đi bộ Millennium ở Anh đã rung lắc cực mạnh dưới tác dụng của hơn 2000 người trên cầu. Nguyên nhân là do cây cầu có tần số dao động riêng, khi nhiều người đi bộ trên cầu tạo ra dao động có tần số gần bằng với tần số riêng của cầu, dẫn đến hiện tượng cộng hưởng.

Hình 4.4. Cầu Millennium (Anh)

Ví dụ 1: Một vật dao động tắt dần có các đại lượng giảm liên tục theo thời gian là:

A. biên độ và gia tốc

B. li độ và tốc độ

C. biên độ và năng lượng

D. biên độ và tốc độ

Hướng dẫn giải

Một vật dao động tắt dần có các đại lượng giảm liên tục theo thời gian là: biên độ và năng lượng

Đáp án C

Ví dụ 2: Một người xách một xô nước đi trên đường, mỗi bước đi dài L = 50cm thì nước trong xô bị sóng sánh mạnh nhất. Tốc độ đi của người đó là v = 2,5 km/h. Chu kì dao động riêng của nước trong xô là

Hướng dẫn giải

Hai bước đi là một chu kì. Chu kì dao động riêng của nước trong xô là:

\(T = \frac{{2L}}{V} = \frac{{2 \cdot 0,5}}{{0,69}} \approx 1,44s.\)

Học xong bài này các em cần biết:

• Nêu được ví dụ thực tế về dao động tắt dần, dao động cưỡng bức cộng hưởng. 

• Thảo luận, đánh giá và hiện tượng được sự có lợi hay có hại của cộng hưởng trong một số trường hợp cụ thể.

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lí 11 Cánh diều Bài 4 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lí 11 Cánh diều Bài 4 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Mở đầu trang 28 SGK Vật lí 11 Cánh diều - CD

Giải Câu hỏi 1 trang 29 SGK Vật lí 11 Cánh diều - CD

Giải Câu hỏi 2 trang 29 SGK Vật lí 11 Cánh diều - CD

Luyện tập 1 trang 29 SGK Vật lí 11 Cánh diều - CD

Giải Câu hỏi 3 trang 30 SGK Vật lí 11 Cánh diều - CD

Giải Câu hỏi 4 trang 30 SGK Vật lí 11 Cánh diều - CD

Giải Câu hỏi 5 trang 30 SGK Vật lí 11 Cánh diều - CD

Tìm hiểu thêm trang 31 SGK Vật lí 11 Cánh diều - CD

Vận dụng trang 31 SGK Vật lí 11 Cánh diều - CD

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!