Cho 3 dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số \({x_1} = 1,5cos\left( {100\pi t} \right)cm\), \({x_2} = \frac{{\sqrt 3 }}{2}cos\left( {100\pi t + \frac{\pi }{2}} \right)cm\) và \({x_3} = \sqrt 3 cos\left( {100\pi t + \frac{{5\pi }}{6}} \right)cm\). Phương trình dao động tổng hợp của 3 dao động trên là:
Trả lời bởi giáo viên
Phương trình dao động tổng hợp của 3 dao động trên: \(x{\rm{ }} = {\rm{ }}{x_1} + {\rm{ }}{x_2} + {\rm{ }}{x_3} = {\rm{ }}{x_{12}} + {\rm{ }}{x_3}\)
Phương trình dao động tổng hợp của 1 và 2 có dạng: \({x_{12}} = {A_{12}}\cos (100\pi t + {\varphi _{12}})\) trong đó:
\({A_{12}} = \sqrt {A_1^2 + A_2^2} = \sqrt 3 (cm)\)(vì hai dao động vuông pha)
\(\tan {\varphi _{12}} = \frac{{{A_2}}}{{{A_1}}} = \frac{{\sqrt 3 }}{3} = > {\varphi _{12}} = \frac{\pi }{6}(rad)\)
Vậy \({x_{12}} = \sqrt 3 \cos (100\pi t + \frac{\pi }{6})cm\)
- Dao động tổng hợp của ba dao động có phương trình \(x = {x_{12}} + {x_3} = A\cos (100\pi t + \varphi )\) trong đó:
\(A = \sqrt {A_{12}^2 + A_3^2 + 2{A_{12}}{A_3}\cos ({\varphi _3} - {\varphi _{12}})} = \sqrt {3 + 3 + 2\sqrt 3 \sqrt 3 \cos (\frac{{5\pi }}{6} - \frac{\pi }{6})} = \sqrt 3 (cm)\)
\(\tan \varphi = \frac{{{A_{12}}\sin {\varphi _{12}} + {A_2}\sin {\varphi _3}}}{{{A_{12}}\cos {\varphi _{12}} + {A_2}\cos {\varphi _3}}}\)(không xác định)
\( \to \varphi = \frac{\pi }{2}\left( {rad} \right)\)
Vậy phương trình dao động tổng hợp là: \(x = \sqrt 3 \cos (100\pi t + \frac{\pi }{2})cm\)
Hướng dẫn giải:
+ Sử dụng lí thuyết về tổng hợp hai dao động điều cùng phương, cùng tần số
+ Tổng hợp từng 2 dao động một: \(x{\rm{ }} = {\rm{ }}{x_1} + {\rm{ }}{x_2} + {\rm{ }}{x_3} = {\rm{ }}{x_{12}} + {\rm{ }}{x_3}\)