BÀI 6. DAO ĐỘNG TẮT DẦN. DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC. HIỆN TƯỢNG CỘNG HƯỞNG

I. DAO ĐỘNG TẮT DẦN

Câu hỏi trang 24 sgk vật lí 11 kntt

Hãy giải thích tại sao dao động của em bé chơi xích đu trong ví dụ ở đầu bài lại tắt dần nếu không có người mẹ thỉnh thoảng đẩy nhẹ vào em bé.

Giải nhanh :

Trong quá trình xích đu chuyển động, một phần động năng chuyển thành năng lượng khác do ma sát với không khí, làm động năng giảm dần. Nếu không có lực đẩy bổ sung, xích đu sẽ chậm dần và dừng lại.

Hoạt động trang 24 sgk vật lí 11 kntt

Thí nghiệm

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

- 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 tấm ghi đồ 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. Hãy nhận xét về biên độ và chu kì (hay tần số) dao động của con lắc trong thí nghiệm.

.Giải nhanh :

Biên độ dao động của con lắc giảm dần, nhưng chu kì (hoặc tần số) không thay đổi vì nó không phụ thuộc vào biên độ mà phụ thuộc vào đặc tính của vật dao động

Câu hỏi trang 25 sgk vật lí 11 kntt

Hãy tìm trong thực tế ví dụ về dao động tắt dần và cho biết trong mỗi trường hợp thì dao động tắt dần là có lợi hay có hại.

Giải nhanh :

- Nếu sự tắt dần có hại thì phải chống lại bằng cách cung cấp thêm năng lượng cho hệ dao động. Ví dụ: con lắc đồng hồ...

- Nếu sự tắt dần có lợi thì phải tăng cường ma sát để dao động tắt dần nhanh. Ví dụ: bộ giảm xóc của ôtô, xe máy…

II. DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC

Câu hỏi trang 25 sgk vật lí 11 kntt

Tìm thêm ví dụ về dao động cưỡng bức.

Giải nhanh :

Kéo một con lắc lò xo rồi thả ra. Con lắc lò xo sẽ dao động tắt dần, bây giờ ta đặt một lực do tay ta tạo ra lên con lắc. Khi đó dao động này gọi là dao động cưỡng bức.

Hoạt động trang 26 sgk vật lí 11 kntt

Chuẩn bị:

- Một thanh cứng hình trụ hai đầu thanh được gắn vào hai ổ trục để thanh có thể xoay dễ dàng quanh trục của nó.

- Một con lắc điều khiển Đ, ba con lắc thử 1, 2 và 3 được treo vào thanh cứng hình trụ.

- Bố trí thí nghiệm như Hình 6.3.

Tiến hành:

- Hãy dự đoán xem, trong thí nghiệm Hình 6.3, nếu con lắc điều khiển Đ được kéo sang một bên theo phương vuông góc với thanh rồi thả ra cho dao động thì các con lắc khác có dao động không? Con lắc nào dao động mạnh nhất? Tại sao?

- Làm thí nghiệm để kiểm tra.

Nhận xét:

So sánh kết quả quan sát được với dự đoán.

Giải nhanh :

Khi thả con lắc điều khiển Đ thì các con lắc khác có dao động.

Con lắc số (3) dao động mạnh nhất → con lắc (3) có chiều dài gần nhất với chiều dài của con lắc do đó sẽ dao động với biên độ lớn nhất.

Kết quả thí nghiệm quan sát được giống như dự đoán.

III. HIỆN TƯỢNG CỘNG HƯỞNG

Câu hỏi trang 27 sgk vật lí 11 kntt

Hãy đánh giá sự có lợi hay có hại của cộng hưởng trong các ví dụ nêu trên.

Giải nhanh :

Hộp đàn của các đàn ghi – ta, violon có tác dụng làm cho âm thanh phát ra được to hơn.

Hiện tượng cộng hưởng làm cho các hệ dao động như tòa nhà, cầu, bệ máy, khung xe dao động mạnh hơn dẫn đến bị đổ hoặc sập

Câu hỏi trang 27 sgk vật lí 11 kntt

Một con lắc dao động tắt dần. Cứ sau mỗi chu kì, biên độ giảm 3%. Tính phần năng lượng của con lắc bị mất đi trong một dao động.

Giải nhanh :

Gọi A₀, A lần lượt là biên độ dao động ban đầu và sau một dao động toàn phần của con lắc. W₀, W lần lượt là năng lượng ban đầu và sau một dao động toàn phần của con lắc

Theo đề bài:

Suy ra phần năng lượng của con lắc mất đi trong một dao động toàn phần là:

Câu hỏi trang 27 sgk vật lí 11 kntt

Một con lắc dài 44 cm được treo vào trần của một toa xe lửa. Con lắc bị kích động mỗi khi bánh của toa xe gặp chỗ nối nhau giữa các thanh ray. Hỏi tàu chạy thẳng đều với tốc độ bằng bao nhiêu thì biên độ dao động của con lắc sẽ lớn nhất? Cho biết chiều dài của mỗi thanh ray là 12,5 m. Lấy g = 9,8 m/s².

Giải nhanh :

Chu kì dao động riêng của con lắc: 

s.

Con lắc dao động với biên độ cực đại khi xảy ra cộng hưởng: T = T₀.

Suy ra: m/s.