Khi thiết kế các công trình lớn như nhà cao tầng hoặc cầu đường, các kĩ sư cần có những phương án xử lí kĩ thuật nhằm tránh xảy ra cộng hưởng trên hệ thống ví dụ như sử dụng bộ giảm chấn. Các kĩ sư xây dựng đã dựa trên những hiện tượng vật lí nào? Để đi sâu vào vấn đầ này, chúng ta hãy cùng HOC247 tập trung vào một chủ đề hết sức thú vị và đặc biệt là "Dao động tắt dần và hiện tượng cộng hưởng" thuộc Chương 1 Vật lí 11 Chân trời sáng tạo. Mời các em cùng tham khảo!
Tóm tắt lý thuyết
1.1. Dao động tắt dần
a. Quan sát hiện tượng dao động tắt dần
Hình 4.1. Xích đu và ván nhảy cầu
Dao động tắt dần là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian
b. Giải thích hiện tượng dao động tắt dần
Lực cản của môi trường tác dụng lên vật luôn ngược chiều chiều chuyển động của vật. Do đó, công của cản tác dụng lên vật luôn âm làm cho cơ năng giảm. Từ đó biên độ dao động của vật giảm dần theo thời gian
2. Dao động cưỡng bức và hiện tượng cộng hưởng
a. Dao động cưỡng bức
Hình 4.2. Võng máy tự động sử dụng điện
- Dao động của vật dưới tác dụng của ngoại lực điều hòa trong giai đoạn ổn định được gọi là dao động cưỡng bức. Ngoại lực điều hòa tác dụng vào vật khi này được gọi là lực cưỡng bức
- Tính chất của dao động cưỡng bức
+ Dao động cưỡng bức trong giai đoạn ổn định là dao động điều hòa
+ Tần số góc của dao động cưỡng bức bằng tần số góc của lực cưỡng bức
+ Biên độ của dao động cưỡng bức phụ thuộc vào biên độ F0, độ chênh lệch giữa tần số góc của lực cưỡng bức và tần số góc riêng của hệ, lực cản của môi trường xung quanh
b. Hiện tượng cộng hưởng
- Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi tần số góc của lực cưỡng bức tiến đến bằng tần số góc riêng của hệ dao động. Khi này, biên độ dao động cưỡng bức của hệ đạt giá trị cực đại Amax
c. Lợi ích và tác hại của hiện tượng cộng hưởng
Hình 4.3. Cầu đi bộ Thiên niên kỉ tại London, Vương Quốc Anh
- Khi thiết kế các công trình lớn như nhà cao tầng hoặc cầu đường, các kĩ sư cần có những phương án xử lí kĩ thuật nhằm tránh xảy ra cộng hưởng trên hệ thống
- Sóng địa chấn đã tạo ra lực cưỡng bức lên các tòa nhà, gây hiện tượng cộng hưởng làm nhiều tòa nhà có độ cao trung bình rung lắc dữ dội và sụp đổ hoàn toàn, trong khi những tòa nhà cao hơn hoặc thấp hơn hẳn lại đứng vững
Bài tập minh họa
Bài tập 1: Khi nói về dao động cưỡng bức, phát biểu nào sau đây không đúng?
A. Tần số của dao động cưỡng bức là tần số riêng của hệ dao động.
B. Biên độ của dao động cưỡng bức chỉ phụ thuộc vào biên độ của lực cưỡng bức.
C. Biên độ của dao động cưỡng bức không phụ thuộc vào lực cản môi trường.
D. Cả A, B, C đều không đúng.
Hướng dẫn giải
A – Sai, vì tần số của dao động cưỡng bức bằng tần số của lực cưỡng bức.
B – Sai, vì biên độ của dao động cưỡng bức không chỉ phụ thuộc vào biên độ của lực cưỡng bức mà còn phụ thuộc cả vào độ chênh lệch giữa tần số của lực cưỡng bức và tần số riêng của hệ dao động.
C – Sai, vì biên độ của dao động cưỡng bức phụ thuộc vào lực cản môi trường.
Đáp án D
Bài tập 2: Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về dao động tắt dần?
A. Cơ năng của dao động tắt dần không đổi theo thời gian.
B. Biên độ của dao động tắt dần không đổi theo thời gian.
C. Dao động tắt dần có biên độ giảm dần theo thời gian.
D. Dao động tắt dần là dao động chỉ chịu tác dụng của nội lực.
Hướng dẫn giải
A – Sai, vì cơ năng của dao động tắt dần giảm dần theo thời gian.
B – Sai, vì biên độ của dao động tắt dần giảm dần theo thời gian.
C – Đúng
D – Sai, vì nguyên nhân gây ra dao động tắt dần là lực ma sát và lực cản môi trường (ngoại lực).
Đáp án C
Luyện tập Bài 4 Vật lý 11 Chân trời sáng tạo
Học xong bài này các em cần biết:
– Dao động tắt dần, dao động cưỡng bức và hiện tượng cộng hưởng.
– Lợi ích và tác hại của hiện tượng cộng hưởng trong một số trường hợp cụ thể.
3.1. Trắc nghiệm Bài 4 Vật lý 11 Chân trời sáng tạo
Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lí 11 Chân Trời Sáng Tạo Bài 4 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết.
-
- A. biên độ và gia tốc
- B. li độ và tốc độ
- C. biên độ và năng lượng
- D. biên độ và tốc độ
-
- A. Dao động của con lắc đồng hồ là dao động cưỡng bức.
- B. Biên độ của dao động cưỡng bức là biên độ của lực cưỡng bức.
- C. Dao động cưỡng bức có biên độ không đổi và có tần số bằng tần số của lực cưỡng bức.
- D. Dao động cưỡng bức có tần số nhỏ hơn tần số của lực cưỡng bức.
-
- A. với tần số bằng tần số dao động riêng.
- B. mà không chịu ngoại lực tác dụng.
- C. với tần số lớn hơn tần số dao động riêng.
- D. với tần số nhỏ hơn tần số dao động riêng.
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!
3.2. Bài tập SGK Bài 4 Vật lý 11 Chân trời sáng tạo
Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lí 11 Chân Trời Sáng Tạo Bài 4 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.
Khởi động trang 26 SGK Vật lí 11 Chân trời sáng tạo – CTST
Giải Câu hỏi 1 trang 26 SGK Vật lí 11 Chân trời sáng tạo – CTST
Giải Câu hỏi 2 trang 26 SGK Vật lí 11 Chân trời sáng tạo – CTST
Luyện tập trang 27 SGK Vật lí 11 Chân trời sáng tạo – CTST
Vận dụng trang 28 SGK Vật lí 11 Chân trời sáng tạo – CTST
Giải Câu hỏi 3 trang 28 SGK Vật lí 11 Chân trời sáng tạo – CTST
Luyện tập trang 29 SGK Vật lí 11 Chân trời sáng tạo – CTST
Luyện tập trang 30 SGK Vật lí 11 Chân trời sáng tạo – CTST
Giải Câu hỏi 4 trang 30 SGK Vật lí 11 Chân trời sáng tạo – CTST
Luyện tập trang 31 SGK Vật lí 11 Chân trời sáng tạo – CTST
Vận dụng trang 31 SGK Vật lí 11 Chân trời sáng tạo – CTST
Giải Bài tập 1 trang 31 SGK Vật lí 11 Chân trời sáng tạo – CTST
Giải Bài tập 2 trang 31 SGK Vật lí 11 Chân trời sáng tạo – CTST
Giải Bài tập 3 trang 31 SGK Vật lí 11 Chân trời sáng tạo – CTST
Hỏi đáp Bài 4 Vật lý 11 Chân trời sáng tạo
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!
-- Mod Vật Lý 11 HỌC247
