Lý thuyết Mô tả dao động (Chân trời sáng tạo 2024) Vật lí 11

Lý thuyết Vật Lí lớp 11 Bài 1: Mô tả dao động

A. Lý thuyết Mô tả dao động

1. Khái niệm dao động tự do

a. Khái niệm dao động

- Dao động cơ học là sự chuyển động có giới hạn trong không gian của một vật quanh một vị trí xác định. Vị trí đó gọi là vị trí cân bằng

- Dao động mà trạng thái chuyển động của vật (vị trí và vận tốc) được lặp lại như cũ sau những khoảng thời gian bằng nhau được gọi là dao động tuần hoàn

Ví dụ: dao động của quả lắc đồng hồ

b. Dao động tự do

- Dao động của hệ xảy ra dưới tác dụng chỉ của nội lực được gọi là dao động tự do (dao động riêng)

2. Dao động điều hòa

a. Li độ, biên độ, chu kì dao động, tần số dao động

Chọn hệ trục tọa độ Oxt như hình 1.5

- Li độ của vật dao động là tọa độ của vật mà gốc tọa độ được chọn trùng với VTCB. Biên độ là độ lớn cực đại của li độ

- Chu kì dao động là khoảng thời gian để vật thực hiện được một dao động, đơn vị: giây (s)

- Tần số dao động được xác định bởi số dao động mà vật thực hiện được trong một giây, đơn vị: héc (Hz)

$f=\frac{1}{T}$

b. Khái niệm dao động điều hòa

- Dao động điều hòa là dao động tuần hoàn mà li độ của vật dao động là một hàm côsin (hoặc sin) theo thời gian

c. Pha dao động, độ lệch pha, tần số góc

- Pha dao động là một đại lượng đặc trung cho trạng thái của vật trong quá trình dao động

- Độ lệch pha giữa hai dao động điều hòa cùng chu kì (cùng tần số) được xác định theo công thức:

$\mathrm{\Delta }\phi =2\pi \frac{\mathrm{\Delta }t}{T}$

- Tần số góc của dao động là đại lượng đặc trưng cho tốc độ biến thiên của pha dao động. Đối với dao động điều hòa tần số góc có giá trị không đổi và được xác định theo công thức

$\omega =\frac{{\phi }_2-{\phi }_1}{t_2-t_1}=\frac{2\pi }{T}$

Với ${\phi }_1$và ${\phi }_2$ lần lượt là pha dao động tại thời điểm $t_1$ và $t_2$, đơn vị của tần số góc là radian trên giây (rad/s)

Sơ đồ tư duy về “Mô tả dao động”

B. Trắc nghiệm Mô tả dao động

Câu 1: Khi tiến hành thí nghiệm khảo sát vị trí vật nặng của con lắc lò xo đang dao động bằng cách sử dụng thước thẳng, bạn học sinh thấy rằng vật nặng dao động từ vị trí 1 cm đến vị trí 11 cm trên thước. Biên độ dao động của vật nặng trong con lắc lò xo là

A. 10 cm.

B. 6 cm.

C. 5 cm.

D. 12 cm.

A. Hai dao động cùng pha với nhau.

B. Hai dao động ngược pha với nhau.

C. Hai dao động vuông pha với nhau.

D. Chưa đủ dữ kiện để kết luận.

Câu 3: Trong các dao động được mô tả dưới đây, dao động nào được xem là dao động tuần hoàn?

A. Dao động của con lắc đồng hồ khi đang hoạt động.

B. Dao động của chiếc thuyền trên mặt sông.

C. Dao động của quả bóng cao su đang nảy trên mặt đất.

D. Dao động của dây đàn sau khi được gảy.

Câu 4. Một chất điểm dao động điều hoà trong 10 dao động toàn phần chất điểm đi được quãng đường dài 120 cm. Quỹ đạo dao động của vật có chiều dài là

A. 6 cm.

B. 12 cm.

C. 3 cm.

D. 9 cm.

Câu 5: Một bạn học sinh quan sát thấy con lắc trong đồng hồ quả lắc thực hiện được 20 dao động trong 30 giây. Dao động của con lắc trong đồng hồ này có đặc điểm nào sau đây?

A. Dao động điều hoà, tần số là 1,5 Hz.

B. Dao động điều hoà, tần số là 0,7 Hz.

C. Dao động tuần hoàn, tần số là 1,5 Hz.

D. Dao động tuần hoàn, tần số là 0,7 Hz.

Câu 11: Các nhà thực nghiệm đo được tần số dao động của một hệ gồm thanh silicon siêu nhỏ có virus dính trên đó đang thực hiện dao động là $2,{87.10}^{14}\text{Hz}$. Tần số góc của hệ dao động trên bằng bao nhiêu?

A. $1,{80.10}^{15}\text{rad/s.}$

B. $3,{48.10}^{15}\text{rad/s.}$

C. $2,{18.10}^{14}\text{rad/s.}$

D. $4,{57.10}^{14}\text{rad/s.}$

Câu 12: Hai vật dao động điều hoà có li độ được biểu diễn trên đồ thị li độ - thời gian như hình vẽ. Phát biểu nào dưới đây mô tả đúng tính chất của hai vật?

A. Hai vật dao động cùng tần số, cùng pha.

B. Hai vật dao động cùng tần số, vuông pha.

C. Hai vật dao động khác tần số, cùng pha.

D. Hai vật dao động khác tần số, vuông pha.