Giải bài tập Vật lí 11 Cánh diều Bài 1: Dao động điều hoà

Hằng ngày chúng ta thấy rất nhiều chuyển động, trong đó vật chuyển động qua lại quanh một vị trí cân bằng. Chuyển động của người chơi đu là một ví dụ như vậy (Hình 1.1).

Những chuyển động đó được gọi là dao động. Mô tả dao động như thế nào?

Dùng một lò xo, một quả cầu nhỏ bằng kim loại, sợi dây và giá thí nghiệm, thảo luận với bạn xây dựng phương án và thực hiện phương án tạo ra dao động của quả cầu treo ở một đầu lò xo.

Nêu ví dụ về dao động mà bạn quan sát được trong thực tế

Với một cái thước mỏng đàn hồi, hãy đề xuất phương án tạo ra dao động tự do của thước và mô tả cách làm

Nếu bỏ qua lực cản, chuyển động nào sau đây là dao động tự do:

A. Một con muỗi đang đập cánh

B. Tòa nhà rung chuyển trong trận động đất

C. Mặt trống rung động sau khi gõ

D. Bông hoa rung rinh trong gió nhẹ

Từ đồ thị Hình 1.7, mô tả sự thay đổi li độ của xe theo thời gian

Tìm mối liên hệ giữa chu kì T và tần số f của dao động

Xác định biên độ, chu kì và tần số của dao động có đồ thị li độ thời gian được biểu diễn ở Hình 1.9

Tim co bóp theo nhịp do được điều khiển bằng một hệ thống các xung điện dẫn truyền trong cơ tim. Máy điện tim ghi nhận những xung điện này và hiển thị dưới dạng đường điện tâm đồ. Đó là những đường gấp khúc, lên xuống biến thiên theo nhịp co bóp của tim.

Dựa vào hình ảnh điện tâm đồ ở Hình 1.10, xác định chu kì đập của tim. Biết rằng mỗi khoảng vuông (theo chiều ngang) tương ứng với khoảng thời gian 0,12 s.

Thế nào là dao động điều hòa?

Tần số góc và tần số của dao động điều hòa có liên hệ như thế nào

Dựa vào đồ thị Hình 1.12, xác định các đại lượng sau:

a. Tần số góc của dao động.

b. Biên độ của dao động.

c. Vận tốc cực đại của vật dao động.

d. Gia tốc cực đại của vật dao động.

Dựa vào độ dốc của đồ thị li độ - thời gian, ta có thể xác định vận tốc của xe kĩ thuật số tại mỗi thời điểm. Từ các số liệu này có thể vẽ được đồ thị hình sin biểu diễn sự liên hệ giữa vận tốc và thời gian (Hình 1.12b).

Ví dụ, trong Hình 1.12a, độ dốc của đồ thị li độ - thời gian bằng 0, vận tốc bằng 0. Khi t tăng từ 0 s đến 0,2 s, độ dốc âm, vận tốc có giá trị âm. Tại t = 0,2 s, độ dốc bằng 0 một lần nữa. Từ t = 0,2 s đến t = 0,4 s, độ dốc dương, vận tốc có giá trị dương. Độ dốc của đồ thị li độ - thời gian có độ lớn cực đại tại các thời điểm t = 0,1 s; 0,3 s; 0,5 s; …

Bằng cách tương tự, dựa vào độ dốc của đồ thị vận tốc – thời gian ở Hình 1.12b, ta có thể tìm được gia tốc của xe tại mỗi thời điểm và vẽ được đồ thị hình sin như Hình 1.12c.

Dựa vào các đồ thị ở Hình 1.12, tìm:

Các thời điểm gia tốc của xe bằng 0.

Các thời điểm gia tốc của xe cực đại.

Giải thích cách làm.

Xác định pha của dao động tại vị trí 3 và vị trí 4

Một vật dao động điều hòa với phương trình li độ: \(x = 5\cos (10\pi t + \frac{\pi }{2})\)(cm). Xác định pha của dao động tại thời điểm \(\frac{1}{{30}}\)s

Đồ thị Hình 1.18 biểu diễn hai dao động ngược pha.

Dựa vào đồ thị, xác định độ lệch pha của hai dao động này