Bài giảng môn Vật lý đại cương 2 - Chương 2: Dao động và sóng

Dao động
ao đôn
2
o 1. Điều hòa
.Cưỡng bức
° 3. Tắt dần
Dao động
. Dao động điều hòa
Con lắc lò xo
Đại lượng dao động là x: độ lệch của vật ra khỏi vị trí cân bằng.
Tần số góc:
V m
Cơ năng được bảo toàn: E = À Ả'A'2 + ÌTHV2 = |/c42
tâm c đên trục quay o.
• r. momen quán tính của
vật đôi với trục quay
• Cơ năng bảo toàn.
1. Dao động điều hòa: ví dụ
Một con lắc đơn chiều dài 1m và một con lắc lò xo có độ cứng là 9,8N/m dao động điều hòa với cùng tần số góc. Khối lượng của con lắc lò xo là bao nhiêu?
«0 =
• Nghiệm của phương trình này có dạng:
• Xét một con lắc lò xo chịu tác động của lực cản
f = — ĨÌ'V
• Phương trình chuyên động là:
.V = Ae 0' sin(íw7 + y>)
	2. Dao động tắt dần
2. Dao động tắt dần: ví dụ
Một vật có khối lượng m=20g thực hiện dao động tắt dần trong môi trường có hệ số cản là 5.10A(-5)kg/s. Sau bao lâu biên độ dao động chỉ còn bằng 60% biên độ dao động ban đầu?
t t	At=t	A0e
,	In 60%
t =
A = Aoe t = 0	At=0 = A0
4
2m
At= = 60% 4=0
Ae~pt = 60% A
e í'" = 60%
3. Dao động cưỡng bức
F = Fo sin £lt
• thì sau một thời gian, con lắc sẽ dao động với tân sô băng tân sô của ngoại lực.
X = /ísin(Qr + (?)
Khi tân số ngoại lực bang tân số dao động tự do co0 của vật,
Biên độ dao động sẽ cực đại, ta có hiện tượng cộng hường.
A =	F
max _	_ I 2.
Bỏ qua
2. Dao động tắt dần: ví dụ
Vật thực hiện dao động cưỡng bức trong môi trường có hệ số cản là 4.10-4 kg/s. Biên độ lực cưỡng bức có giá trị F0=1G’4 N và chu kì dao động riêng của vật T0=1s. Cho rằng sự tắt dần là rất nhỏ. Biên độ cộng hưởng (giá trị cực đại của biên độ dao động cưỡng bức) có giá trị xấp xỉ là bao nhiêu?
A_	Fữ!m
7(®O2 -Q2)+ 4^2Q2
A--	F
max _	_ I z “7
2mfi^a»Q - p
p -
2m
Điều hòa
Tổng kết dao động
x = A sin(m0 t + ộ)
Tắt dần
x = Ae~pt sin((ơt + ộ)
Cưỡng bức
x = A sin(Qt + ộ)
Con lắc lò xo (f)^ =
0
Fo
A =	
max _	_ I	”T
2m^^Q - p
p=í
2m
r	, g	m = ạ/ ^0 p
Con lắc đơn	= I —
0 V l
Con vật lý
®0 =
Sóng
BK w
2.
Các đặt
trưng
chung
của
sóng
(	
1.
Các
loại
sóng
\	
c—-—
3.
Sóng
cơ và
sóng
âm
l	
. Các loại sóng
• Trong một môi trường • Sóng điên hr là sự lan đàn hồi các phân tử liên truyền của điện từ kết với nhau,	trường biển thiên.
• vì vậy nếu một số phân tử dao động thì các phân tử kế cận cũng dao động theo, tạo nên sóng cơ.
Sóng vật chất là một loại sóng đặc biệt, sẽ được xét tới trong phần Cơ Học Lượng Tử.
• Ví dụ.
— Sóng trên dây, trên lò
xo.
Sóng nước,
Sóng âm ...
2. Các đặt trưng chung của sóng
Các đặt trưng của sóng
Bước sóng là khoảng đường mà sóng truyên được
Bước sóng cũng là khoảng cách giữa hai mặt sóng liên tiếp.
2. Các đặt trưng chung của sóng
Phương trình truyền sóng
Một sóng u(x,f) truyên theo phương X bao giờ cũng thỏa phương trình:
• V là vận tốc truyền sóng.
Năng lượng của sóng cơ
; hình sin:
(ờ)/ — kx)
•
V xiăng lượng của sóng là:
	2 2
w = pco u
Mật độ năng thông = năng lượng qua một đơn vị diện tích vuông góc với sóng trong một đơn vị thời gian:
P = VTV
Cường độ sóng = trung bình mật độ năng thông:
I = ịpva>2A2
3. Sóng cơ và sóng âm: ví dụ
Một đoàn sóng có phương trình: x = 0,05 sin(í980t - 6y) cm. Biết y là khoảng cách cách nguồn của sóng. Tìm bước sóng và vận tốc cực đại của phần tử dao động.
co
a = Í980
x = 0,05 sin(í980t — 6 y)
6 y >
980 J_
Í980
v =
6
dx
phantu
dt
= 0,05.1980 cos (í980t — 6 y)
Vphantu max	= 0,05>í980cm / í
flai gan
= j	U—
u-Vxe
Af	= Jia i gan
ra xa
= f	u
u + vxe
= fu
V
xe
3. Sóng cơ và sóng âm: ví dụ
Một ô tô chuyển động với tốc độ 54km/h và phát ra tiếng còi có tần số 500Hz. Khi chạy ngang qua hành khách đang đứng bên đường thì tần số âm mà người đó cảm nhận được thay đổi đột ngột một lượng là bao nhiêu?
Ôn tập chương 2: sóng