Bài 4: Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức

Các con lắc khác có dao động vì các con lắc này đều chịu tác dụng của lực cưỡng bức do con lắc D dao động gây ra truyền qua dây nối các điểm treo của chúng nên chúng sẽ dao động cưỡng bức với chu kỳ bằng chu kỳ của con lắc D.

Con lắc C dao động mạnh nhất. vì A, B, C, E, G đều dao động cưỡng bức, Do chiều dài dây treo con lắc C bằng chiều dài dây treo con lắc D, nên tần số của lực cưỡng bức lên con lắc C bằng tần số dao động riêng của nó, nên nó sẽ dao động với biên độ lớn nhất (hiện tượng cộng hưởng.

 Trong thực tế, người ta chế tạo sao cho tần số của lực cưỡng bức gây ra bởi chuyển động của pittong trong xilanh của máy nổ khác xa tần số riêng của khung xe để tránh dao động mạnh, tránh vỡ các thiết bị máy.

Vì tần số do lực tác dụng (lực đẩy) bằng với tần số riêng của chiếc đu, gây ra sự cộng hưởng nên chiếc đu chuyển động có biên độ lớn.

- Dao động tắt dần là dao động có biên độ và cơ năng giảm dần theo thời gian dưới tác dụng của lực cản và lực ma sát của môi trường.

- Đặc điểm:

+ Có chu kì, tần số không đổi.

+ Cơ năng chuyển thành nhiệt năng.

+ Ma sát càng lớn tắt dần càng nhanh và ngược lại.

+ Dao động tắt dần không có tính điều hòa.

- Nguyên nhân làm tắt dần dao động là do lực ma sát và lực cản của môi trường mà cơ năng chuyển thành nhiệt năng, dẫn đến sự mất dần năng lượng.

Đặc điểm của dao động duy trì:

   + Là dao động tự do mà người ta đã bổ sung năng lượng cho vật sau mỗi chu kì dao động, năng lượng bổ sung đúng bằng năng lượng mất đi.

   + Quá trình bổ sung năng lượng là để duy trì dao động chứ không làm thay đổi đặc tính cấu tạo, không làm thay đổi bin độ và chu kì hay tần số dao động của hệ.

Đặc điểm của dao động cưỡng bức:

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

- Dao động cưỡng bức có biên độ không đổi và phụ thuộc vào 3 yếu tố:

   + Biên độ của lực cưỡng bức: Biên độ lực cưỡng bức càng lớn thì biên độ dao động cưỡng bức càng lớn.

   + Độ chênh lệch giữa tần số lực cưỡng bức và tần số dao động riêng của hệ: chênh lệch càng ít thì biên độ dao động cưỡng bức càng lớn.

   + Lực cản, ma sát của môi trường: lực cản, ma sát của môi trường càng nhỏ thì biên độ dao động cưỡng bức càng lớn.

- Hiện tượng cộng hưởng là hiện tượng biên độ dao động cưỡng bức tăng nhanh đến một giá trị cực đại khi tần số f của lực cưỡng bức bằng tần số riêng của hệ f₀

- Điều kiện để có cộng hưởng: f = f₀

Ví dụ: Chiếc cầu có thể gãy, nếu đoàn người đi đều bước qua chiếc cầu có tần số cưỡng bức f bằng với tần số riêng của chiếc cầu f₀.

Mỗi nhạc cụ đều có hộp cộng hưởng, để có thể dao động cộng hưởng nhiều tần số dao động khác nhau.

Biên độ ban đầu là A₀ ⇒ sau một chu kì biên độ giảm 3% nên biên độ sau một chu kì sẽ là A₁ = A₀ - 3%A₀ = 0,97A₀

Năng lượng của con lắc: 

=> Năng lượng bị mất trong một dao động toàn phần:

Chọn đáp án D

hu kì dao động riêng của con lắc đơn:

Con lắc dao động cưỡng bức mỗi khi toa xe đi qua chỗ nối hai thanh, chu kì của lực cưỡng bức là  (L là chiều dài của mỗi đường ray)

Con lắc dao động mạnh nhất khi: 

Chọn đáp án B