BÀI 4: DAO ĐỘNG TẮT DẦN. DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC

BÀI 4: DAO ĐỘNG TẮT DẦN. DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC

I. Dao động tắt dần

1. Thế nào là dao động tắt dần?

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

2. Giải thích

Nguyên nhân làm con lắc dao động tắt dần là do lực ma sát (lực cản) làm tiêu hao cơ năng của con lắc.

3. Ứng dụng

Các thiết bị đóng cửa tự động hay giảm xóc ô tô, xe máy, … là những ứng dụng của dao động tắt dần.

II. Dao động duy trì

– Dao động được duy trì bằng cách giữ cho biên độ không đổi mà không làm thay đổi chu kì dao động gọi là dao động duy trì.

– Dao động của con lắc đồng hồ là dao động duy trì.

III. Dao động cưỡng bức

1. Thế nào là dao động cưỡng bức?

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

2. Đặc điểm

– Dao động cưỡng bức có biên độ không dổi và có tần số bằng tần số lực cưỡng bức.

– Biên độ của dao động cưỡng bức phụ thuộc vào biên độ của lực cưỡng bức, vào lực cản trong hệ và vào sự chênh lệch giữa tần số cưỡng bức f và tần số riêng f_o của hệ. Biên độ của lực cưỡng bức càng lớn, lực cản càng nhỏ và sự chênh lệch giữa f và f_o càng ít thì biên độ của dao động cưỡng bức càng lớn.

IV. Hiện tượng công hưởng

1. Định nghĩa

– Hiện tượng biên độ của dao động cưỡng bức tăng dần lên đến giá trị cực đại khi tần số f của lực cưỡng bức bằng tần số riêng f_o của hệ dao động gọi là hiện tượng cộng hưởng.

– Điều kiện cộng hưởng: f = f₀.

– Đặc điểm: Đồ thị cộng hưởng càng nhọn khi lực cản môi trường càng nhỏ.

2. Giả thích

Khi tần số của lực cưỡng bức bằng tần số riêng của hệ dao động thì hệ được cung cấp năng lượng một cách nhịp nhàng đúng lúc, lúc đó biên độ dao động của hệ tăng dần lên. Biên độ dao động đạt tới giá trị không đổi và cực đại khi tốc độ tiêu hao năng lượng do ma sát bằng tốc độ cung cấp năng lượng cho hệ.

3. Tầm quan trọng của hiện tượng cộng hưởng

Những hệ dao động như tòa nhà, cầu, bệ máy, khung xe, … đều có tần số riêng. Phải cẩn thận không để cho các hệ ấy chịu tác dụng của các lực cưỡng bức mạnh, có tần số bằng tần số riêng của chúng để tránh sự cộng hưởng, gây gãy, đổ.

Hộp đàn của đàn ghi ta, viôlon, … là những hộp cộng hưởng với nhiều tần số khác nhau của dây đàn làm cho tiếng đàn nghe to, rỏ.