Vật lí 11 Kết Nối Tri Thức Bài 6: Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức. Hiện tượng cộng hưởng

1.1.1. Thí nghiệm dao động tắt dần

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.

Tiến hành:

- 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 tâm ghi đô 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.

Hình 6.1

Kết quả thí nghiệm:

Trong phần 1, khi con lắc dao động, nó chịu lực ma sát ở chỗ treo và ở chỗ tiếp xúc giữa bút dạ với tấm nhựa. Ngoài ra, nó còn chịu lực cản của không khí. Lực ma sát và lực cản của không khí điều làm tiêu hao cơ năng của con lắc, chuyển hóa dần cơ năng thành nhiệt năng. Vì thế, biên độ dao động của con lắc giảm dần và cuối cùng con lắc dừng lại.

Kết luận:

- Vật dao động với biên độ giảm dần gọi là dao động tắt dần.

- Nguyên nhân làm dao động của vật tắt dần là do lực ma sát và lực cản của môi trường.

1.1.2. Ứng dụng

 Ứng dụng dao động cưỡng bức trong bộ phận giảm xóc của xe máy

Hình 6.2  Bộ phận giảm xóc của xe máy

1.2.1. Khái niệm dao động cưỡng bức

Dao động cưỡng bức là dao động xảy ra dưới tác dụng của ngoại lực tuần hoàn có tần số f bất kì. Khi dao động ổn định tần số dao động cưỡng bức bằng tần số của ngoại lực.

1.2.2. Đặc điểm

- Dao động cưỡng bức có biên độ không đổi và có tần số bằng tần số của lực cưỡng bức

- Biên độ của dao động cưỡng bức phụ thuộc vào biên độ ngoại lực, độ lớn lực cản của môi trường, độ chênh lệch giữa tần số của ngoại lực và tần số riêng của hệ dao động

1.3.1. Định nghĩa

- Hiện tượng biên độ dao động cưỡng bức tăng đến giá trị cực đại khi tần sồ cửa lực cưỡng bức tiến đến bằng tần số riêng f₀ của hệ dao động gọi là hiện tượng cộng hưởng

Hình 6.3

- Điều kiện f=f₀ là điều kiện cộng hưởng

1.3.2. Giải thích

- Khi tần số của lực cưỡng bức bằng tần số riêng của hệ dao động thì hệ được cung cấp năng lượng một cách nhịp nhàng, đúng lúc, do đó biên độ dao động của hệ tăng lên

- Biên độ dao động đạt tới giá trị cực đại khi tốc độ tiêu hao năng lượng do ma sát bằng tốc độ cung cấp năng lượng cho hệ

1.3.3. Hiện tượng cộng hưởng trong đời sống

- Hộp đàn của các đàn ghi ta, violon,…

- Hoạt động của lò vi sóng

Bài tập 1: Hiện tượng cộng hưởng là gì? Nêu điều kiện để có cộng hưởng. Cho một ví dụ.

Hướng dẫn giải:

- Sự cộng hưởng là hiện tượng biên độ dao động cưỡng bức tăng nhanh đến một giá trị cực đại khi tần số f của lực cưỡng bức bằng tần số riêng của hệ fo. Điều kiện để có cộng hưởng: f = fo

- Ví dụ: Chiếc cầu có thể gãy, nếu đoàn người đi đều bước qua chiếc cầu có tần số cưỡng bức f bằng với tần số riêng của chiếc cầu fo. Mỗi nhạc cụ đều có hộp cộng hưởng, để có thể dao động cộng hưởng nhiều tần số dao động khác nhau.

Bài tập 2: Hai con lắc dây có độ dài bằng nhau, vật nặng của chúng có kích thước giống hệt nhau, nhưng có trọng lượng khác nhau. Thả cho hai con lắc tự do với li độ ban đầu như nhau. Chọn kết luận đúng:

A. Con lắc nặng hơn dao động tắt dần nhanh hơn.

B. Con lắc nặng hơn dao động tắt dần chậm hơn.

C. Hai con lắc dao động tắt dần như nhau.

D. Chưa đủ dữ kiện để xác định con lắc nào dao động tắt dần nhanh hơn.

Hướng dẫn giải:

Hai con lắc dây có độ dài bằng nhau, vật nặng của chúng có kích thước giống hệt nhau, nhưng có trọng lượng khác nhau. Thả cho hai con lắc tự do với li độ ban đầu như nhau. Con lắc nặng hơn dao động tắt dần chậm hơn.

Đáp án B

Học xong bài này các em cần biết:

- Lấy được ví dụ thực tế về dao động tắt dần, dao động cưỡng bức và hiện tượng cộng hưởng.

-  Nhận biết được sự có lợi hay có hại của cộng hưởng và vận dụng nó vào cuộc sống.

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lí 11 Kết Nối Tri Thức Bài 6 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

• Câu 1:

  Một vật dao động tắt dần có các đại lượng giảm liên tục theo thời gian là

  • A. biên độ và gia tốc
  • B. li độ và tốc độ
  • C. biên độ và năng lượng
  • D. biên độ và tốc độ

• Câu 2:

  Khi nói về dao động cưỡng bức, phát biểu nào sau đây là đúng?

  • A. Dao động của con lắc đồng hồ là dao động cưỡng bức.
  • B. Biên độ của dao động cưỡng bức là biên độ của lực cưỡng bức.
  • C. Dao động cưỡng bức có biên độ không đổi và có tần số bằng tần số của lực cưỡng bức.
  • D. Dao động cưỡng bức có tần số nhỏ hơn tần số của lực cưỡng bức.

• Câu 3:

  Khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng cơ thì vật tiếp tục dao động

  • A. với tần số bằng tần số dao động riêng.
  • B. mà không chịu ngoại lực tác dụng.
  • C. với tần số lớn hơn tần số dao động riêng.
  • D. với tần số nhỏ hơn tần số dao động riêng.

Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lí 11 Kết Nối Tri Thức Bài 6 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Khởi động trang 24 SGK Vật lí 11 Kết nối tri thức – KNTT

Giải Câu hỏi trang 24 SGK Vật lí 11 Kết nối tri thức – KNTT

Hoạt động trang 24 SGK Vật lí 11 Kết nối tri thức – KNTT

Giải Câu hỏi 1 trang 25 SGK Vật lí 11 Kết nối tri thức – KNTT

Giải Câu hỏi 2 trang 25 SGK Vật lí 11 Kết nối tri thức – KNTT

Hoạt động trang 26 SGK Vật lí 11 Kết nối tri thức – KNTT

Giải Câu hỏi trang 27 SGK Vật lí 11 Kết nối tri thức – KNTT

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!