Dao động tắt dần, dao động cưỡng bức là gì? Hiện tượng cộng hưởng là gì, chỉ xảy ra khi nào? Vật lí 11 bài 4 CTST

Vậy Dao động tắt dần là gì? Dao động cưỡng bức là gì? Hiện tượng cộng hưởng là gì? chỉ xảy ra khi nào? Hiện tượng cộng hưởng nào có lợi? được hayhochoi trình bày ngắn gọn, dễ hiểu trong bài viết này.

1. Dao động tắt dần

Quan sát hiện tượng dao động tắt dần

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

Ví dụ:

Phân loại dao động tắt dần:

- Dao động tắt dần dưới hạn: khi lực cản tác dụng lên vật có độ lớn nhỏ, vật thực hiện dao động với biên độ giảm dần theo thời gian và dừng lại sau một số chu kì dao động.

- Dao động tắt dần tới hạn: khi lực cản tác dụng lên vật có độ lớn vừa đủ, vật không thể thực hiện đủ một chu kì dao động mà trở về vị trí cân bằng sau một thời gian ngắn.

- Dao động tắt dần vượt hạn: khi lực cản tác dụng lên vật có độ lớn tăng lên, vật không thể thực hiện đủ một chu kì dao động mà trở về vị trí cân bằng sau một thời gian tương đối dài.

Giải thích hiện tượng dao động tắt dần

Lực cản của môi trường tác dụng lên vật luôn ngược chiều chuyển động của vật. Do đó, công của lực 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

Dao động cưỡng bức là gì?

· Ngoại lực biến thiên điều hoà theo thời gian: F = F_ocos(Ωt + φ_o)

· 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.

· Tính chất của dao động cưỡng bức:

- Dao động cưỡng bức trong giai đoạn ổn định là dao động điều hoà.

- 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.

Hiện tượng cộng hưởng là gì? xảy ra khi nào?

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.

Lợi ích và tác hại của hiện tượng cộng hưởng

Ví dụ hiện tượng cộng hưởng có lợi:

- Hộp đàn của các đàn ghi ta, violon, … là những hộp cộng hưởng được cấu tạo sao cho không khí trong hộp có thể dao động cộng hưởng với nhiều tần số dao động khác nhau của dây đàn.

- Hoạt động của lò vi sóng

Ví dụ hiện tượng cộng hưởng có hại:

Bệ máy, khung xe, cầu đường, toà nhà đều có một hay nhiều tần số riêng.

- Năm 1960, một trung đội bộ binh gồm 36 người đi đều qua cây cầu bắc ngang qua sông Fontanka ở Saint Petersburg ở nước nga đã là sập cầu, mặc dù cầu được thiết kể đủ vững chắc cho 300 người đi qua.

- Cây cầu khác được xây dựng năm 1940 qua eo biển Tacoma ở nước Mỹ có thể chịu nhiều ô tô có tải trọng lớn đi qua nhưng cũng bị đổ sập dưới tác dụng của gió.