Vật lí 11 Chân trời sáng tạo Ôn tập chương 1: Dao động

- Dao động của hệ xảy ra dưới tác dụng chỉ của nội lực được gọi là dao động tự do (dao động riêng).

– Li độ của vật dao động là toạ độ của vật mà gốc toạ độ được chọn trùng với vị trí cân bằng.

– Biên độ là độ lớn cực đại của li độ.

– Dao động điều hoà là dao động tuần hoàn mà li độ của vật dao động là một hàm cosin (hoặc sin) theo thời gian.

– Chu kì dao động là khoảng thời gian để vật thực hiện được một dao động. Tần số dao động được xác định bởi số dao động mà vật thực hiện được trong một giây.

\(f = \frac{1}{T}\)

Trong hệ SI, chu kì dao động có đơn vị là giây (s) và tần số dao động có đơn vị là héc (Hz).

– Pha dao động là một đại lượng đặc trưng cho trạng thái của vật trong quá trình dao động. Độ lệch pha giữa hai dao động điều hoà cùng chu kì (cùng tần số) được xác định theo công thức:

\(\Delta \varphi  = 2\pi \frac{{\Delta t}}{T}\)

- Tần số góc của dao động là đại lượng đặc trưng cho tốc độ biến thiên của pha dao động. Đối với dao động điều hoà, tần số góc có giá trị không đổi và được xác định theo công thức:

\(\omega  = \frac{{{\varphi _2} - {\varphi _1}}}{{{t_2} - {t_1}}} = \frac{{2\pi }}{T}\)

với \({{\varphi _1}}\) và \({{\varphi _2}}\), lần lượt là pha dao động tại thời điểm t₁ và t₂

Trong hệ SI, tần số góc có đơn vị là radian trên giây (rad/s).

- Phương trình li độ của vật dao động:

x = Acos(ωt + φ0)

- Phương trình vận tốc của vật dao động điều hòa:

\(\begin{array}{l}
v = \omega A\cos (\omega t + {\varphi _0} + \frac{\pi }{2})\\
 =  - \omega A\sin (\omega t + {\varphi _0})
\end{array}\)

- Phương trình gia tốc của vật dao động điều hòa:

\({a =  - {\omega ^2}A\cos (\omega t + {\varphi _0}) =  - {\omega ^2}x}\)

- Thế năng trong dao động điều hòa được tính theo công thức:

\({W_t} = \frac{1}{2}m{\omega ^2}{A^2}{\cos ^2}(\omega t + {\varphi _0})\)

- Động năng của vật dao động điều hòa được tính theo công thức

\({W_d} = \frac{1}{2}m{\omega ^2}{A^2}{\sin ^2}(\omega t + {\varphi _0})\)

- Cơ năng trong dao động điều hòa:

\(W = {W_t} + {W_d} = \frac{1}{2}m{\omega ^2}{A^2}\)

- Dao động tắt dần là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian.

- Dao động của vật dưới tác dụng của ngoại lực điều hoà trong giai đoạn ổn định được gọi là dao động cưỡng bức. Ngoại lực điều hoà tác dụng vào vật khi này được gọi là lực cưỡng bức hưởng xây.

- 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 A_max.

Bài tập 1: Một vật nhỏ dao động điều hòa dọc theo trục Ox. Trong thời gian 31,4s chất điểm thực hiện được 100 dao động toàn phần. Gốc thời gian là lúc chất điểm đi qua vị trí có li độ 2 cm theo chiều âm với tốc độ 40√3 cm/s. Lấy π=3,14, phương trình dao động của chất điểm là:

Hướng dẫn giải

Chu kì dao động là \(\begin{array}{l}
T = \frac{{31,4}}{{100}} = \frac{\pi }{{10}}(s)\\
 \Rightarrow \omega  = \frac{{2\pi }}{T} = 20{\rm{\;}}(rad/s).
\end{array}\)

Ta có:\(\begin{array}{l}
A = \sqrt {{x^2} + \frac{{{v^2}}}{{{\omega ^2}}}} \\
 = \sqrt {4 + {{\left( {\frac{{40\sqrt 3 }}{{20}}} \right)}^2}}  = 4{\rm{\;}}(cm).
\end{array}\)

Phương trình dao động của vật có dạng:

\(x = 4\cos \left( {20t + \varphi } \right)(cm).\)

Tại thời điểm t = 0, ta có:

\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}
{cos\varphi  = \frac{1}{2}}\\
{ - sin\varphi  =  - \frac{{\sqrt 3 }}{2}}
\end{array}} \right. \Rightarrow \varphi  = \frac{\pi }{3}.\)

Phương trình dao động của vật là:

\(x = 4\cos \left( {20t + \frac{\pi }{3}} \right)(cm).\)

Bài tập 2: Nhận xét nào sau đây là đúng khi nói về dao động cưỡng bức?

A. Dao động cưỡng bức có biên độ không đổi.

B. Tần số của dao động cưỡng bức bằng tần số của lực cưỡng bức.

C. Dao động chịu tác dụng của một ngoại lực cưỡng bức tuần hoàn gọi là dao động cưỡng bức.

D. Cả A, B và C đều đúng.

Hướng dẫn giải

Dao động chịu tác dụng của một ngoại lực cưỡng bức tuần hoàn gọi là dao động cưỡng bức. Dao động cưỡng bức có biên độ không đổi và tần số bằng tần số của ngoại lực cưỡng bức.

Đáp án D

Học xong bài này các em cần biết:

- Mô tả dao động.

- Các phương trình trong dao động điều hoà.

- Năng lượng trong dao động điều hoà.

- Dao động tắt dần và hiện tượng cộng hưởng.

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 Ôn tập chương 1 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

• Câu 1:

   Trong một dao động điều hòa đại lượng nào sau đây của dao động không phụ thuộc vào điều kiện ban đầu?

  • A. Biên độ dao động
  • B. Tần số dao động
  • C. Pha ban đầu
  • D. Cơ năng toàn phần

• Câu 2:

  Trong dao động điều hòa, pha của dao động được dùng để xác định

  • A. biên độ dao động
  • B. trạng thái dao động
  • C. tần số dao động
  • D. chu kỳ dao động

• Câu 3:

  Trong dao động điều hòa tần số góc tương ứng với đại lượng nào trong chuyển động tròn đều?

  • A. Tần số quay
  • B. Tốc độ góc
  • C. Tọa độ góc
  • D. Chu kì quay

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 Chân trời sáng tạo Ôn tập chương 1 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Đang cập nhật câu hỏi và gợi ý làm bài.

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!