Dao động điều hòa là gì? Công thức và bài tập về dao động điều hòa
Dao động điều hòa Giáo án Vật lý 12 có một kho kiến thức đồ sộ, phần này có nhiều kiến thức dễ nắm bắt, khó nắm bắt và được phân loại. Bài viết sau đây của Sách THPT Sóc Trăng sẽ giúp các bạn hệ thống hóa toàn bộ kiến thức và củng cố một số dạng bài tập thường gặp.
Nội dung chính
Bạn đang xem: Dao Động Điều Hòa Là Gì? Công thức và bài tập chuyển động điều hòa
- Khái niệm dao động điều hòa?
-
Công thức của dao động điều hòa
- Phương Trình Dao Động Điều Hòa
- Chu kỳ dao động T(s)
- Tần số f (Hz)
- Công thức tính vận tốc trong dao động điều hòa
- Công thức tính gia tốc trong dao động điều hòa
- Bài tập trắc nghiệm dao động điều hòa cơ bản
Khái niệm dao động điều hòa?
Trước khi tìm hiểu và khám phá khái niệm dao động điều hòa là gì? Bạn nên hiểu một số khái niệm tiền thân của nó:
- Dao động cơ: Chuyển động quanh một vị trí cân bằng xác định.
- Dao động tuần hoàn: Dao động cơ có vị trí cũ trở lại sau một khoảng thời gian nhất định.
Dao động điều hòa là một loại chuyển vị tuần hoàn đơn giản, trong đó li(x) là hàm sin hoặc hàm cosin (hàm lượng giác). Vì vậy, đồ thị của dao động điều hòa thường được biểu diễn bằng đồ thị của hàm số sin hoặc cosin.
Công thức của dao động điều hòa
Phương Trình Dao Động Điều Hòa
x = A.cos(t + )
Ở đâu:
x : Li độ – khoảng cách từ vị trí của vật đến vị trí cân bằng
A : Biên độ – A = max x
: Tần số góc – đơn vị tính là rad/s
t + : pha dao động
φ : Pha ban đầu của dao động
Trong các bài toán trạng thái cơ bản, người ta thường tìm các đại lượng A, ω, φ. Vì vậy, tất cả chúng ta cần nắm vững khái niệm về các thang đo này. Chủ đề thường được đưa ra dưới dạng một nhận xét.
Chu kỳ dao động T(s)
Chu kì của một dao động là khoảng thời gian mà vật dao động lặp lại như lúc ban đầu (lặp lại như cũ). Nói cách khác, chu kỳ dao động là thời gian vật thực hiện một dao động.
T = Thời lượng / Số lần dao động = 2II /
Tần số f (Hz)
Tần suất là tổng số lần chuyển đổi được thực hiện trong khoảng thời gian 1 giây.
Công thức tính vận tốc trong dao động điều hòa
Xét về đạo hàm, vận tốc được cho bởi công thức: v = x’, vậy sau khi vi phân vận tốc trong chuyển động điều hòa, công thức là: v = ωA. cos(t+II/2)
Ghi chú:
- v(tối đa) = a
ω ở vị trí cân bằng (VTCB), tức là x = 0. Câu phát biểu: Vận tốc cực đại khi độ dời bằng 0.
- vận tốc góc sớm hơn II/2
- Khi v > 0 thì vật chuyển động theo chiều dương
- Khi V
- Vận tốc của vật đi từ VTCB ra biên giảm dần
- Từ biên về VTCB vật chuyển động nhanh dần
Công thức tính gia tốc trong dao động điều hòa
Công thức: a = – ω2 A cos(t + φ ) = ω2 A cos ( ωt + φ + II/2 )
(trong đó ω2A là biên độ và (ωt + φ + II/2) là pha của tần số)
Lưu ý quan trọng:
- Tại biên âm a(max) = 2 A(x = -A)
- a(CT) = – ω2 A trên biên dương (x = A)
- Tại VTCB số lượng cực tiểu là a = 0 (x = 0).
- Gia tốc a sớm pha hơn vận tốc a một pha bằng II/2
- Vectơ gia tốc của dao động điều hòa luôn tiến về vị trí cân bằng
- Khi vật chuyển động từ VTCB ra biên thì vectơ gia tốc vuông góc với vectơ vận tốc
- Vectơ gia tốc song song với vectơ vận tốc khi vật đi từ biên về VTCB
Giữ vững những mối quan tâm trên sẽ giúp bạn nắm vững kiến thức và kỹ năng. Thuận tiện phù hợp với các bài tập. Ngoài ra, những điểm đáng chú ý trên tập trung vào nhiều câu hỏi trắc nghiệm. Dưới đây là một số câu hỏi kiểm tra với các đặc điểm như vậy:
Bài tập trắc nghiệm dao động điều hòa cơ bản
Câu hỏi 1: Cho các phát biểu sau, tìm phát biểu sai về lực tác dụng lên dao động điều hòa:
A. Lực kéo về luôn hướng về VTCB.
B. Lực cản luôn kèm theo độ dời
C. Lực cản luôn biến thiên điều hòa theo thời gian
D. Lực kéo luôn ngược chiều chuyển động của vật
Câu trả lời chính xác: D. Lực kéo luôn ngược chiều chuyển động của vật
Câu 2: Phát biểu nào sau đây về vận tốc và tần số trong dao động điều hòa là đúng?
A. Ở VTCB, tốc độ dao động tốt, tần số dao động lớn
B. Ở trạng thái biên cả vận tốc và tần số đều bằng 0
C. Ở trạng thái biên vận tốc bằng không và tần số dao động rất lớn.
D. Ở VTCB, vận tốc bằng không, tần số dao động rất lớn.
Câu trả lời chính xác: C. Ở điều kiện biên, vận tốc bằng không, gia tốc cực đại.
Câu 3: Cho biết đồ thị nào sau đây tạo thành đồ thị biểu diễn sự biến đổi của gia tốc trong dao động điều hòa theo li độ:
A. Phòng Thuế.
b. Đường thẳng.
C. hình tròn.
Đ. hình parabol
Câu trả lời chính xác: A. Đường thẳng
Giải thích ngắn gọn: Vì phương trình tần số có: a = − ω2xa = − ω2x, nên tần số là một hàm bậc nhất với li, và ta có bất đẳng thức sau: − A ≤ x ≤ A − A ≤ x ≤ A Do đó đồ thị của tần số so với cường độ là một đường thẳng Có hình dạng của một đường thẳng.
Câu 4: Nêu khái niệm dao động cơ học:
A. Trong một phép dời hình cơ học chuyển động gồm một quỹ đạo cố định trong chân không, cứ sau những khoảng thời gian thì trạng thái hoạt động được xác lập lại.
B. Chuyển động có biên độ và tần số xác định rõ ràng
C. Chuyển động lặp đi lặp lại động năng trong một khoảng thời gian ngắn.
D. Trong chuyển động cơ học chuyển động gồm những khoảng thời gian cố định lặp đi lặp lại quanh một vị trí cân bằng cố định.
Đáp án đúng : D. Trong chuyển động cơ học chuyển động có quãng đường cố định, lặp đi lặp lại xung quanh một vị trí cân bằng cố định.
Câu 5:
Câu 5: Nêu khái niệm dao động điều hòa:
A. Dao động biểu diễn theo định luật sin hoặc cosin là một hàm theo thời gian.
B. Những dao động lặp lại với những khoảng thời gian bằng nhau.
C. Chuyển động tuần hoàn với những khoảng thời gian lặp đi lặp lại quanh một vị trí cố định và cứng nhắc.
D. Dao động được mô tả bởi định luật hàm số tan hoặc thương tại một thời điểm nhất định có đồ thị rõ
Câu trả lời chính xác: A. Dao động biểu diễn bởi quy luật hàm số sin hoặc cosin theo thời gian.
Đến đây các em đã tìm hiểu được dao động điều hòa là gì và ứng dụng của nó trong các bài tập về dao động điều hòa. Ngoài ra, học sinh cần biết kết hợp các kiến thức, kĩ năng có liên quan như chuyển động tròn đều, dao động quay,… thì mới lĩnh hội được kĩ năng, kiến thức này một cách trọn vẹn. Cảm ơn đã theo dõi bài viết.
Đăng bởi: THPT Sóc Trăng
Thể loại: Giáo dục
Bản quyền bài viết thuộc về THPT Sóc Trăng. Mọi sao chép đều là gian lận!
Nguồn chia sẻ: Trường THPT TP Sóc Trăng (thptsoctrang.edu.vn)
