1.1.1. Thí nghiệm dao động tắt dần

Chuẩn bị:

Con lắc có quả nặng gắn bút dạ; tấm nhựa để ghi đồ thị của dao động; bộ phận tạo chuyển động đều cho tấm nhựa.

Tiến hành:

– Bố trí thí nghiệm như Hình 6.1b

– Cho con lắc dao động ổn định và tấm nhựa chuyển động đều, bút dạ gắn ở vật nặng luôn tiếp xúc với tâm ghi đô thị. Khi con lắc dao động, bút dạ gắn trên quả nặng sẽ ghi lại biên độ dao động của con lắc đơn theo thời gian như Hình 6.1a.

a) Hình ảnh kết quả thí nghiệm của dao động tắt dần

b) Bộ thí nghiệm khảo sát dao động tắt dần của con lắc đơn

 

Hình 6.1

Kết quả thí nghiệm:

Trong phần 1, khi con lắc dao động, nó chịu lực ma sát ở chỗ treo và ở chỗ tiếp xúc giữa bút dạ với tấm nhựa. Ngoài ra, nó còn chịu lực cản của không khí. Lực ma sát và lực cản của không khí điều làm tiêu hao cơ năng của con lắc, chuyển hóa dần cơ năng thành nhiệt năng. Vì thế, biên độ dao động của con lắc giảm dần và cuối cùng con lắc dừng lại.

Kết luận:

– Vật dao động với biên độ giảm dần gọi là dao động tắt dần.

– Nguyên nhân làm dao động của vật tắt dần là do lực ma sát và lực cản của môi trường.

1.1.2. Ứng dụng

 Ứng dụng dao động cưỡng bức trong bộ phận giảm xóc của xe máy

Hình 6.2  Bộ phận giảm xóc của xe máy

1.2.1. Khái niệm dao động cưỡng bức

Dao động cưỡng bức là dao động xảy ra dưới tác dụng của ngoại lực tuần hoàn có tần số f bất kì. Khi dao động ổn định tần số dao động cưỡng bức bằng tần số của ngoại lực.

1.2.2. Đặc điểm

– Dao động cưỡng bức có biên độ không đổi và có tần số bằng tần số của lực cưỡng bức

– Biên độ của dao động cưỡng bức phụ thuộc vào biên độ ngoại lực, độ lớn lực cản của môi trường, độ chênh lệch giữa tần số của ngoại lực và tần số riêng của hệ dao động

1.3.1. Định nghĩa

– Hiện tượng biên độ dao động cưỡng bức tăng đến giá trị cực đại khi tần sồ cửa lực cưỡng bức tiến đến bằng tần số riêng f₀ của hệ dao động gọi là hiện tượng cộng hưởng

Hình 6.3

– Điều kiện f=f₀ là điều kiện cộng hưởng

1.3.2. Giải 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, do đó biên độ dao động của hệ tăng lên

– Biên độ dao động đạt tới giá trị cực đại khi tốc độ tiêu hao năng lượng do ma sát bằng tốc độ cung cấp năng lượng cho hệ

1.3.3. Hiện tượng cộng hưởng trong đời sống

– Hộp đàn của các đàn ghi ta, violon,…

– Hoạt động của lò vi sóng

– Dao động có biên độ giảm dần theo thời gian gọi là dao động tắt dần. – Nguyên nhân làm dao động tắt dần là do lực ma sát và lực cản của môi trường. – 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 lực cưỡng bức. – Hiện tượng biên độ dao động cưỡng bức tăng đến giá trị cực đại khi tần số f của lực cưỡng bức tiến đền bằng tần số riêng f0 của hệ dao động gọi là hiện tượng cộng hưởng. – Tùy trường hợp mà hiện tượng cộng hưởng có thể có lợi hoặc có thể có hại.