Chúng tôi giới thiệu Giải bài tập Vật Lí lớp 12 Bài 4: Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức chính xác, chi tiết nhất giúp học sinh dễ dàng làm bài tập Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức lớp 12.
Bài giảng Vật Lí 12 Bài 4: Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức
Giải bài tập Vật Lí Lớp 12 Bài 4: Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức
Trả lời câu hỏi giữa bài
Trả lời câu C1 trang 20 SGK Vật Lí 12: Hãy làm thí nghiệm như Hình 4.3 SGK. Con lắc điều khiển D được kéo sang một bên rồi thả ra cho dao động.
a) Các con lắc khác có dao động không?
b) Con lắc nào dao động mạnh nhất? Tại sao?
Lời giải:
Học sinh làm thí nghiệm quan sát và nhận xét:
a) Các con lắc khác có dao động vì các con lắc này đều chịu tác dụng của lực cưỡng bức do con lắc D dao động gây ra truyền qua dây nối các điểm treo của chúng nên chúng sẽ dao động cưỡng bức với chu kỳ bằng chu kỳ của con lắc D.
b) Con lắc C dao động mạnh nhất.
Vì con lắc C có chiều dài bằng con lắc D => tần số dao động của con lắc C bằng với con lắc D
Khi đó có sự cộng hưởng dao động, con lắc C sẽ dao động mạnh nhất.
b) Tại sao với một lực đẩy nhỏ ta có thể làm cho chiếc đu có người ngồi đung đưa với biên độ lớn?
Lời giải:
a) Vì tần số của lực cưỡng bức gây ra bởi chuyển động của pittong trong xilanh của máy nổ khác xa tần số riêng của khung xe.
b) Vì tần số do lực tác dụng (lực đẩy) bằng với tần số riêng của chiếc đu, gây ra sự cộng hưởng nên chiếc đu chuyển động có biên độ lớn.
Câu hỏi và bài tập (trang 21 SGK Vật Lí 12)
Bài 1 trang 21 SGK Vật Lí 12: Nêu đặc điểm của dao động tắt dần. Nguyên nhân của nó là gì ?
Lời giải:
- Trong thực tế, khi kéo con lắc ra khỏi vị trí cân bằng rồi thả ra cho nó dao động, ta thấy biên độ dao động giảm dần. Dao động như vậy được gọi là dao động tắt dần.
- Nguyên nhân: Khi con lắc dao động, nó chịu lực cản của không khí. Lực cản này cũng là một loại lực ma sát làm tiêu hao năng lựơng của con lắc, chuyển hóa cơ năng thành nhiệt năng. Vì thế, biên độ dao động của con lắc giảm dần và cuối cùng, con lắc dừng lại.
Lời giải:
Dao động được duy trì bằng cách giữ cho biên độ không đổi mà không làm thay đổi chu kì dao động riêng gọi là dao động duy trì.
Hay:
+ Là dao động tự do mà người ta đã bổ sung năng lượng cho vật sau mỗi chu kì dao động, năng lượng bổ sung đúng bằng năng lượng mất đi.
+ Quá trình bổ sung năng lượng là để duy trì dao động chứ không làm thay đổi đặc tính cấu tạo, không làm thay đổi biên độ và chu kì hay tần số dao động của hệ.
Lời giải:
- 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 có tần số bằng tần số của lực cưỡng bức.
Lời giải:
- Hiện tượng biên độ dao động cưỡng bức tăng dần lên đến giá trị cực đại khi tần số f của lực cưỡng bức bằng tần số riêng f0 của hệ dao động gọi là hiện tượng cộng hưởng.
- Điều kiện cộng hưởng: f = f0
- Ví dụ: khi chơi xích đu, đưa võng,...
- Mỗi nhạc cụ đều có hộp cộng hưởng, để có thể dao động cộng hưởng nhiều tần số dao động khác nhau.
A. 3%. B. 9%.
C. 4,5%. D. 6%.
Lời giải:
+ Gọi - biên độ dao động ban đầu của con lắc
- biên độ của con lắc sau một chu kì
Theo đầu bài, ta có độ giảm biên độ:
+ Cơ năng ban đầu của con lắc:
Cơ năng của con lắc sau một chu kì:
=> Phần trăm cơ năng của con lắc bị mất đi trong một dao động toàn phần:
=> Phần năng lượng của con lắc bị mất đi trong một dao động toàn phần là 6%
Đáp án D
A. 10,7 km/h. B. 34 km/h.
C. 106 km/h. D. 45 km/h.
Lời giải:
Đáp án B.
+ Chu kì dao động riêng của con lắc đơn:
+ Biên độ dao động của con lắc sẽ lớn nhất khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng, tức là tần số (chu kì) của lực kích động bằng với tần số (chu kì) dao động riêng của con lắc. Như vậy, khoảng thời gian con lắc đi hết một thanh ray bằng với chu kì dao động riêng của con lắc:
Phương pháp giải bài tập các loại dao động
I. Các loại dao động - Bài tập các loại dao động
II- Các dạng bài tập
1. Dạng 1: Các thông số trong dao động tắt dần
Phương pháp:
Một con lắc lò xo dao động tắt dần với biên độ A, hệ số ma sát µ.
- Quãng đường vật đi được đến lúc dừng lại là:
- Độ giảm biên độ sau mỗi chu kỳ là:
- Số dao động thực hiện được:
- Phần trăm cơ năng của con lắc bị mất đi trong một dao động toàn phần:
+ Phần trăm biên độ giảm sau n chu kì:
+ Phần trăm biên độ còn lại sau n chu kì:
+Phần trăm cơ năng còn lại sau n chu kì:
+Phần trăm cơ năng bị mất (chuyển thành nhiệt) sau n chu kì:
+ Phần trăm cơ năng còn lại sau n chu kì: Wn=W.hnW và phần đã bị mất tương ứng:
- Thời gian vật dao động đến lúc dừng lại:
(Nếu coi dao động tắt dần có tính tuần hoàn với chu kỳ )
- Tốc độ trung bình trong cả quá trình dao động là:
2. Dạng 2: Điều kiện xảy ra cộng hưởng hay xác định tần số góc khi cộng hưởng dao động.
Phương pháp:
w = w0 hay T = T0 hay
Lý thuyết Bài 4: Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức
I. Các loại dao động