Khi so sánh dao động duy trì với dao động cưỡng bức đang xảy ra cộng hưởng và có biên độ ổn định, nhận xét nào dưới đây ? Show
Khi so sánh dao động duy trì với dao động cưỡng bức đang xảy ra cộng hưởng và có biên độ ổn định, nhận xét nào dưới đây là sai ?
Dao động điều hòa là một trường hợp lý tưởng, thực tế thường gặp dao động cưỡng bức, dao động tắt dần và dao động tự duy trì. Dao động điều hòa là chế độ dao động tự do của vật khi không chịu ngoại lực tác dụng. Trong trường hợp có thêm ngoại lực tác dụng lên vật, tùy đặc điểm của lực này mà vật có thể tham gia các hình thức dao động khác. Dao động tắt dần Dao động cưỡng bức Dao động tự duy trì Định nghĩa dao động có biên độ giảm dần theo thời gian. dao động của vật dưới tác dụng của ngoại lực tuần hoàn. dao động không tắt dần, được duy trì bằng một cơ chế bổ sung năng lượng bị thất thoát. Nguyên nhân mất năng lượng do ma sát với môi trường, bức xạ năng lượng,… chịu tác dụng của ngoại lực tuần hoàn. phần năng lượng bị thất thoát được bù bởi cơ chế bổ sung năng lượng. Đặc điểm - Tốc độ tắt dần phụ thuộc vào hệ số ma sát, hệ số mất mát năng lượng,… - Tần số của dao động là tần số của lực cưỡng bức. - Có một biên độ ổn định hoặc tăng dần theo thời gian. - Biên độ của dao động cưỡng bức phụ thuộc vào: + Biên độ của ngoại lực + Tương quan giữa tần số của ngoại lực $f$ (hay $ω$) và tần số riêng của hệ ${f_0}$ (hay ${ω_0}$) + Lực cản của môi trường. - Khi $\omega \to {\omega _0}$ thì biên độ tổng hợp sẽ rất lớn - hiện tượng cộng hưởng. - Tần số của dao động là tần số riêng của hệ - Biên độ giữ nguyên như khi hệ dao động tự do. - Sau mỗi chu kì, cơ năng của hệ thất thoát được bổ sung bằng năng lượng từ nguồn. Riêng đối với dao động tắt dần, cần chú ý một số công thức sau - Số dao động thực hiện được cho đến khi tắt hẳn \[\begin{align} N = \frac{A_0}{{\left| {\Delta A} \right|}} = \frac{{m{\omega ^2}{A_0}}}{{4{F_{\text{c}}}}} = \frac{1}{4}\frac{{{F_{{\text{hp,max}}}}}}{{{F_{\text{c}}}}} \hfill \\ \end{align} \] với ${A_0}$ là biên độ ban đầu, ${F_{\text{c}}}$ là lực cản. - Thời gian dao động \[\begin{align} t \approx NT = \frac{1}{4}\frac{{{F_{{\text{hp,max}}}}}}{{{F_{\text{c}}}}}T \hfill \\ \end{align} \] - Độ giảm biên độ sau mỗi chu kì \[\left| {\Delta A} \right| = \frac{{4{F_{\text{c}}}}}{{m{\omega ^2}}}.\] - Quãng đường đi được cho tới khi tắt hẳn \[\begin{align} {s_{{\text{end}}}} \approx N.2{A_0} = \frac{{{F_{{\text{hp,max}}}}}}{{{F_{\text{c}}}}}\frac{A_0}{2} \hfill \\ \end{align} \] - Vận tốc cực đại trong quá trình dao động \[{v_{\max }} = \omega {A_0} - \frac{{{F_{\text{c}}}}}{{m\omega }}.\] - Công của lực cản nhỏ ${F_{\text{c}}}$ \[\left| {A_{\text{c}}} \right| \approx 4{F_{\text{c}}}A.\] - Độ giảm cơ năng sau mỗi chu kì \[\begin{align} \left| {\Delta E} \right| = \left|E'-E\right| \approx m{\omega ^2}A\left| {\Delta A} \right| \hfill \\ \end{align}\] trong đó $A$ là biên độ của chu kì. Ứng dụngMột trong các ứng dụng của dao động tắt dần là bộ giảm xóc của xe Dao động tự duy trì trong đồng hồ quả lắc Dao động tự duy trì cũng có thể gây hại, chẳng hạn sự tự dao động của bánh xe lửa làm biến dạng đường ray  Dao động của bánh tàu trên đường ray Biến dạng đường ray do dao động của bánh xe tàu hỏa Đu đưa võng là một loại dao động cưỡng bức: chân tác dụng lực một cách tuần hoàn xuống nền nhà hoặc khung võng gây ra một phản lực tuần hoàn lên võng. Lực này làm võng đu đưa với chu kì tác dụng của chân. Dao động cưỡng bức là gì? Đặc điểm của dao động cưỡng bức là gì? Cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây để được trả lời các thắc mắc. 1.1 Dao động cưỡng bức là gì?Dao động cưỡng bức là dao động được tạo ra bằng cách tác dụng lên hệ một ngoại lực biến thiên tuần hoàn theo thời gian. Lực này cung cấp năng lượng cho hệ để bù lại phần năng lượng mất mát do ma sát. Dao động của hệ gọi là dao động cưỡng bức. 1.2 Ví dụ về dao động cưỡng bứcKhi đến bến xe buýt, xe chỉ tạm dừng nên không tắt máy, thân xe dao động. Dao động đó dao động cưỡng bức dưới tác dụng của lực cưỡng bức tuần hoàn gây ra bởi chuyển động của pit tông trong xi lanh của máy nổ. 1.3 Đặc điểm của dao động cưỡng bứcBiên độ không đổi, tần số của dao động cưỡng bức bằng tần số của ngoại lực cưỡng bức Biên độ của dao động cưỡng bức không phụ thuộc vào tần số ngoại lực tuần hoàn tác dụng lên vậy là đúng hay sai? Biên độ dao động cưỡng bức không chỉ phụ thuộc vào biên độ của lực cưỡng bức mà còn phụ thuộc vào cả độ chênh lệch giữa tần số của lực cưỡng bức và tần số riêng của hệ dao động. Nếu tần số của lực cưỡng bức càng gần tần số riêng thì biên độ dao động cưỡng bức càng lớn. Lực cản môi trường càng nhỏ thì biên độ dao động cưỡng bức càng lớn hoặc ngược lại. Đây là đồ thị mô tả sự phụ thuộc của biên độ vào tần số của dao động cưỡng bức 2. Dao động duy trìDao động duy trì là dao động được tạo ra bằng cách cung cấp cho hệ một năng lượng đúng bằng năng lượng nó đã mất sau mỗi chu kì dao động. Hệ dao động được cung cấp năng lượng thông qua cơ cấu được điều khiển bởi chính hệ đó. Ví dụ về dao động duy trì: Dao động của con lắc đồng hồ là dao động duy trì. Tần số dao động duy trì: Bằng tần số dao động riêng của hệ ➤ Xem thêm: Dao động điều hòa là gì? Phương trình của dao động điều hòa là gì? 3. So sánh dao động cưỡng bức và dao động duy trìGiống nhau: Cả 2 dao động này đều là cách kéo dài một dao động tắt dần. Khác nhau: Ở dao động duy trì thì tần số dao động bằng tần số dao động riêng của hệ. Còn với dao động cưỡng bức, tần số dao động bằng tần số của ngoại lực cưỡng bức. 4. Hiện tượng cộng hưởng là gì?Hiện tượng biên độ dao động cưỡng bức tăng đến giá trị cực đại khi tần số f của lực cưỡng bức tiến đến bằng tần số riêng fo của hệ dao động gọi là hiện tượng cộng hưởng. Tác dụng hiện tượng cộng hưởng: trong việc ứng dụng làm hộp đàn ghita, violon, … Tác hại hiện tượng cộng hưởng: Nếu tần số ngoại lực bằng với tần số dao động riêng của hệ sẽ làm cho hệ dao động với biên độ rất lớn, gây ra hiện tượng hư hỏng, đổ gãy. Vậy nên khi thiết kế cây cầu, bệ máy, khung xe, … cần phải lưu ý để cho tần số dao động riêng của chúng phải khác nhiều so với tần số của các lực cưỡng bức thường xuyên tác dụng lên. Trên đây là những thông tin cơ bản về dao động cưỡng bức. Hy vọng bài viết đem lại cho bạn những thông tin hữu ích. Dao động cưỡng bức khác gì duy trì?Dao động duy trì không cần tác dụng của ngoại lực mà chỉ cần có cơ cấu truyền năng lượng bù vào phần năng lượng đã mất đi do ma sát. Dao động cưỡng bức chỉ xảy ra dưới tác dụng của ngoại lực tuần hoàn. Như vậy điểm khác nhau cơ bản giữa dao động duy trì và dao động cưỡng bức là ngoại lực tác dụng. Dao động duy trì là gì ví dụ?Dao động được cung cấp năng lượng để bù lại phần năng lượng dự tiêu hao do ma sát mà không làm thay đổi chu kì riêng gọi là dao động duy trì. Lưu ý: Dao động duy trì có ngoại lực tác dụng, ngoại lực này được điều khiển bởi hệ thống qua một cơ cấu. Ví dụ như: Dao động của con lắc đồng hồ là dao động duy trì. Tại sao dao động tắt dần?Dao động tắt dần là các dao động có năng lượng và biên độ giảm dần theo thời gian. Nguyên nhân dẫn đến dao động tắt dần xảy ra do lực ma sát hay lực cản của môi trường gây ra. Chu kỳ và tân số của dao động tắt dần không phụ thuộc tới biên độ dao động mà phụ thuộc vào tần số dao động riêng của vật và chu kỳ. Tần số của lực cưỡng bức là gì?Tần số của dao động cưỡng bức là tấn số của ngoại lực tuần hoàn. |
