LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI
Khi không có ma sát con lắc dao động điều hòa với tần số riêng. Gọi là tần số riêng vì nó chỉ phụ thuộc vào các đặc tính của con lắc.
1. Dao động tắt dần:
Định nghĩa:
Dao động có biên độ giảm dần theo thời gian gọi
là dao động tắt dần.
Nguyên nhân:
Nguyên nhân làm tắt dần dao động là do lực
ma sát và lực cản của môi trường.
Đặc điểm:
+) Cơ năng của vật giảm chuyển hóa thành nhiệt.
+) Tùy theo lực cản của môi trường lớn hay nhỏ mà dao động
tắt dần xảy ra nhanh hay chậm.
Dao động tắt dần trong không khí. Dao động tắt dần trong nước.
Ứng dụng:
+) Dao động tắt dần có lợi : Các thiết bị đóng cửa tự
động hay giảm xóc ô tô…là những ứng dụng của
dao động tắt dần.
+) Dao động tắt dần có hại : Dao động ở quả lắc
đồng hồ, phải lên dây cót hoặc thay pin.
Dao động tắt dần trong dầu nhớt.
2. Dao động duy trì
Muốn giữ cho biên độ dao động của con lắc không đổi mà không làm thay đổi chu kì dao động riêng của nó, người ta dùng một thiết bị cung cấp thêm năng lượng cho vật dao động có ma sát để bù lại sự tiêu hao vì ma sát không làm thay đổi chu kì riêng của nó thì dao động kéo dài mãi và gọi là dao động duy trì.
3. Dao động cưỡng bức
Định nghĩa:
Dao động chịu tác dụng của một ngoại lực cưỡng bức tuần hoàn gọi là dao động cưỡng bức. Lực này cung cấp năng lượng cho hệ để bù lại phần năng lượng mất mát do ma sát. Khi ấy dao động của hệ được gọi là dao động cưỡng bức.
Đặc điểm:
+) Dao động cưỡng bức có biên độ không đổi và có tần số bằng tần số lực cưỡng bức.
+) Biên độ của dao động cưỡng bức không chỉ phụ thuộc vào biên độ của lực cưỡng bức mà còn phụ thuộc cả vào độ chênh lệch giữa tần số của lực cưỡng bức và tần số riêng của hệ dao động. Khi tần số của lực cưỡng bức càng gần tần số riêng thì biên độ dao động cưỡng bức càng lớn. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc li độ vật dao động cưỡng bức theo thời gian như hình vẽ dưới đây.
4. Cộng hưởng
+) Hiện tượng biên độ của dao động cưỡng bức tăng
dần lên đến giá trị cực đại khi tần số f của lực cưỡng
bức bằng tần số f0 của hệ dao động gọi là hiện tượng
cộng hưởng.
+) Điều kiện f = f0 gọi là điều kiện cộng hưởng. Đồ thị mô tả sự phụ thuộc của biên độ vào tần số của dao động cưỡng bức.
