Nội Dung Chính
(Trang 5)
| Những người tham gia chơi đu có thể có khối lượng khác nhau. Thời gian thực hiện một chuyển động qua lại có khác nhau hay không? |
| Nội dung • Dao động điều hoà • Mô tả dao động điều hoà • Vận tốc, gia tốc trong dao động điều hoà • Động năng. Thế năng. Sự chuyển hoá năng lượng trong dao động điều hoà • Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức. Hiện tượng cộng hưởng |
(Trang 6)
| Trong cuộc sống hằng ngày và trong kĩ thuật, ta thường gặp những vật dao động, ví dụ như dây đàn ghi ta rung động, chiếc đu đung đưa, pit-tông chuyển động lên xuống trong xilanh của động cơ,... Những chuyển động như vậy được gọi là dao động cơ. Vậy dao động cơ có những đặc điểm gì?
|
I. NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CỦA DAO ĐỘNG CƠ
1. Thí nghiệmChuẩn bị: Sử dụng con lắc lò xo hoặc con lắc đơn. Tiến hành: Treo một vật nặng, nhỏ vào đầu tự do của một lò xo nhẹ, ta có con lắc lò xo (Hình 1.1a). Treo một vật nặng, nhỏ vào một dây nhẹ không dãn, ta có con lắcđơn (Hình 1.1b). 1. Xác định vị trí cân bằng của vật. 2. Kéo vật lệch khỏi vị trí cân bằng rồi thả ra cho chuyển động. Quan sát chuyển động của mỗi vật và cho nhận xét về đặc điểm chung của chúng. Nêu những ví dụ về dao động cơ mà em biết. |
Hình 1.1. Con lắc lò xo và con lắc đơn |
2. Dao động cơ
Ở các thí nghiệm trên, ta thấy vật chuyển động qua lại quanh vị trí cân bằng. Chuyển động như vậy được gọi là dao động cơ.
Dao động cơ của một vật có thể là tuần hoàn hoặc không tuần hoàn. Nếu sau những khoảng thời gian bằng nhau, vật trở lại vị trí cũ theo hướng cũ thì dao động của vật đó là tuần hoàn. Ví dụ: Dao động của con lắc đồng hồ là tuần hoàn, dao động của cành cây đu đưa khi gió thổi là không tuần hoàn.
Dao động tuần hoàn có thể có mức độ phức tạp khác nhau. Dao động tuần hoàn đơn giản nhất là dao động điều hoà.
(Trang 7)
II. DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ
1. Đồ thị của dao động điều hoà
Ta hãy quan sát dao động của một con lắc lò xo dọc theo trục x thẳng đứng tại các thời điểm khác nhau như Hình 1.2. Gọi t= 0 là thời điểm bắt đầu quan sát, x = 0 là vị trí cân bằng của vật.
Hình 1.2. Dao động của con lắc lò xo
 |  |  |  |  |  |  |  |  |
Đường cong trên Hình 1.2 là đồ thị dao động của con lắc. Nó cho biết vị trí của vật trên trục x tại những thời điểm khác nhau. Đường cong này có dạng hình sin.
2. Phương trình của dao động điều hoà
| Tương ứng với đồ thị hình sin trên là hàm sin hoặc cosin. Ta chọn:
là hàm tương ứng với đồ thị Hình 1.2, còn được gọi là phương trình của dao động điều hoà. Trong phương trình này A, ω và φ là các hằng số. • x là li độ dao động. • A là biên độ dao động (A> 0). • (ωt+φ) là pha của dao động ở thời điểm t (đơn vị là rad). • φ là pha ban đầu (đơn vị là rad). | Một vật dao động điều hoà có phương trình Hãy xác định: a) Biên độ và pha ban đầu của dao động. b) Pha và li độ của dao động tại t = 2 s. |
(Trong bài học sau ta sẽ làm rõ ý nghĩa của các đại lượng này).
Dao động được mô tả bằng đồ thị Hình 1.2 hoặc bằng phương trình
(Trang 8)
| Đồ thị li độ – thời gian của một con lắc đơn dao động điều hoà được mô tả trên Hình 1.3. 1. Hãy mô tả dao động điều hoà của con lắc đơn. 2. Xác định li độ của con lắc ở các thời điểm t = 0, t = 0,5 s, t = 2,0 s.
Hình 1.3 Pit-tông của một động cơ đốt trong dao động trên một đoạn thẳng dài 16 cm và làm cho trục khuỷu của động cơ quay đều (Hình 1.4). Xác định biên độ dao động của một điểm trên mặt pit-tông.
Hình 1.4 | EM CÓ BIẾT Người ta tạo ra dao động điều hoà của một con lắc đơn với biên độ dao động nhỏ (góc lệch cực đại α ≤ 10°). Vị trí của vật được xác định bằng cảm biến khoảng cách kết nối với máy tính (Hình 1.5). Trên màn hình máy tính cho đồ thị của dao động có dạng hình sin.
Hình 1.5 Cảm biến khoảng cách Màn hình máy tính |
| EM CÓ BIẾT Mối liên hệ giữa dao động điều hoà và chuyển động tròn đều. Điểm M chuyển động tròn đều quanh O với tốc độ góc ω . Gọi Q là hình chiếu của M trên trục Ox (Hình 1.6). Điểm Q có li độ biến thiên điều hoà với phương trình: x = OMcos(ωt+φ) Ta có thể làm thí nghiệm như Hình 1.7 để xác nhận mối liên hệ này. Ban đầu cho con lắc lò xo dao động theo phương thẳng đứng. Tiếp sau, điều chỉnh mô tơ sao cho khi mô tơ bắt đầu quay thì bóng của vật hình trụ trùng với bóng của quả cầu trên màn và khi mô tơ quay được một vòng thì quả cầu cũng thực hiện được một dao động. |
Hình 1.6 |
(Trang 9)
| Quan sát thí nghiệm cho thấy khi vật hình trụ gắn ở đầu một thanh quay tròn đều thì bóng của đầu vật hình trụ và quả cầu của con lắc trên màn luôn trùng nhau và dao động quanh vị trí cân bằng 0.
Hình 1.7. Thí nghiệm minh hoạ mối liên hệ giữa dao động của con lắc lò xo và chuyển động tròn đều Ánh sáng Mô tơ Thanh quay Con lắc lò xo Vật hình trụ Quả cầu |
| EM ĐÃ HỌC • Dao động điều hoà là dao động trong đó đồ thị li độ – thời gian của vật là một đường hình sin. • Phương trình của dao động điều hoà là |
, trong đó: x là li độ; A là biên độ; φ là pha ban đầu.| EM CÓ THỂ • Xác định được biên độ dao động của một điểm trên mặt pit-tông chuyển động trong xi lanh của động cơ đốt trong. • Mô tả được dao động điều hoà của con lắc đồng hồ. |
Bình Luận
Để Lại Bình Luận Của Bạn