Lý thuyết Dao động tắt dần - Dao động cưỡng bức và hiện tượng cộng hưởng (Cánh diều 2024) Vật lí 11

Lý thuyết Vật Lí lớp 11 Bài 4: Dao động tắt dần - Dao động cưỡng bức và hiện tượng cộng hưởng

A. Lý thuyết Dao động tắt dần - Dao động cưỡng bức và hiện tượng cộng hưởng

I. Dao động tắt dần

- Trong môi trường không có lực cản, cơ năng của vật dao động được bảo toàn và dao động của nó được duy trì mãi mãi

- Trong thực tế, dao động của các vật sẽ giảm dần biên độ.

- Trong trường hợp lực cản nhỏ, biên độ của dao động giảm dần theo quy luật như hình

- Dao động như trên là dao động tắt dần. Sau mỗi chu kì, biên độ của dao động giảm dần

II. Dao động cưỡng bức và hiện tượng cộng hưởng

1. Dao động cưỡng bức

- Để dao động không tắt dần, người ta thường tác dụng vào nó một ngoại lực cưỡng bức biến thiên tuần hoàn. Khi đó dao động của vật được gọi là dao động cưỡng bức

- Vật dao động với tần số bằng tần số của ngoại lực cưỡng bức

2. Hiện tượng cộng hưởng

- 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 f0 của hệ dao động gọi là hiện tượng cộng hưởng

- Điều kiến f=f0 là điều kiện cộng hưởng

3. Lợi ích và tác hại của hiện tượng cộng hưởng

- Hiện tượng cộng hưởng có lợi: hộp cộng hưởng của các nhạc cụ như đàn ghita, violon,… có vai trò giúp cho không khí trong hộp có thể dao động cộng hưởng với những tần số dao động khác nhau của dây đàn

- Hiện tượng cộng hưởng có hại: những hệ dao động như tòa nhà, cầu, bệ máy, khung xe,… đều có tần số riêng. Không để cho các hệ ấy chịu tác dụng của các lực cưỡng bức mạnh có tần số bằng tần số riêng của hệ nếu không nó làm cho các hệ ấy dao động mạnh, dẫn đến đổ hoặc gãy

Sơ đồ tư duy về “Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức và hiện tượng cộng hưởng”

B. Trắc nghiệm Dao động tắt dần - Dao động cưỡng bức và hiện tượng cộng hưởng

Câu 1. Một con lắc lò xo có tần số dao động riêng f0. Khi tác dụng vào nó một ngoại lực cưỡng bức tuần hoàn có tần số f thì xảy ra hiện tượng cộng hưởng. Hệ thức nào sau đây đúng?

A. f = 4f0

B. f = 3f0

C. f = 2f0

D. f = f0

Câu 2. Một vật dao động tắt dần có các đại lượng nào sau đây giảm liên tục theo thời gian?

A. Li độ và gia tốc

B. Li độ và cơ năng

C. Biên độ và cơ năng

D. Vận tốc và gia tốc.

Câu 3. Một vật dao động cưỡng bức dưới tác dụng của ngoại lực F = F0cos$\pi$ft (với F0 và f không đổi, t tính bằng s). Tần số dao động cưỡng bức của vật là

A. 0,2f

B. 0,5f

C. f

D. 1,2f

Câu 4.Thực hiện thí nghiệm về dao động cưỡng bức như hình bên. Năm con lắc đơn: (1), (2), (3), (4) và M (con lắc điều khiển) được treo trên một sợi dây. Ban đầu hệ đang đứng yên ở vị trí cân bằng. Kích thích M dao động nhỏ trong mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng hình vẽ thì các con lắc còn lại dao động theo. Không kể M, con lắc dao động mạnh nhất là

A. con lắc (1)

B. con lắc (2)

C. con lắc (3)

D. con lắc (4)

Câu 5. Biên độ dao động cưỡng bức không phụ thuộc vào

A. tần số ngoại lực tuần hoàn tác dụng lên vật.

B. lực cản của môi trường tác dụng lên vật.

C. biên độ ngoại lực tuần hoàn tác dụng lên vật.

D. pha ban đầu của ngoại lực tuần hoàn tác dụng lên vật.

Câu 11.Một con lắc lò xo gồm lò xo có độ cứng 100 N/m và vật nhỏ có khối lượng m. Tác dụng lên vật ngoại lực F = 20cos10πt (N) (t tính bằng s) dọc theo trục lò xo thì xảy ra hiện tượng cộng hưởng. Lấy π2 = 10. Giá trị của m là

A. 0,1 kg

B. 0,3 kg

C. 0,7 kg

D. 1 kg

Câu 12. Một hành khách dùng dây cao su treo một chiếc ba lô lên trần toa tàu, ngay phía trên một trục bánh xe của toa tàu. Khối lượng của ba lô 16 (kg), hệ số cứng của dây cao su 900 (N/m), chiều dài mỗi thanh ray là 12,5 (m), ở chỗ nối hai thanh ray có một khe nhỏ. Hỏi tàu chạy với tốc độ bao nhiêu thì ba lô dao động mạnh nhất?

A. 10 m/s

B. 15 m/s

C. 27 m/s

D. 32 m/s