CHƯƠNG DAO ĐỘNG CƠ
CHUYÊN ĐỀ 4 : DAO ĐỘNG TẮT DẦN,DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC,CỘNG HƯỞNG
Lực tác
dụng
Biên độ A
Chu kì T
(hoặc tần số
f)
Hiện tượng
đặc biệt
trong DĐ
DAO ĐỘNG TỰ DO
DAO ĐỘNG DUY TRÌ
*Do t/d của nội lực tuần hoàn
* Phụ thuộc đk ban đầu
* Chỉ phụ thuộc đặc tính
riêng của hệ, không phụ
thuộc các yếu tố bên ngoài.
Không có
DAO ĐỘNG TẮT DẦN
*Do t/d của lực cản
( do ma st)
* Giảm dần theo thời gian
DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC
SỰ CỘNG HƯỞNG
*Do t/d của ngoại lực tuần
hoàn
*Phụ thuộc biên độ của ngoại
lực và hiệu số ( fcb − f0 )
*Không có chu kì hoặc tần
số do không tuần hoàn
*Bằng với chu kì ( hoặc tần số)
của ngoại lực tác dụng lên hệ
Sẽ không dao động khi masat
quá lớn
* Sẽ xãy ra HT cộng hưởng
(biên độ A đạt max)khi tần số
fcb = f0
hay ω = ω0 hay
T = T0
Ưng dụng
*Chế tạo đồng hồ quả lắc.
*Đo gia tốc trọng trường của
trái đất.
*Chế tạo lò xo giảm xóc
trong ôtô, xe máy
*Chế tạo khung xe, bệ máy phải
có tần số khác xa tần số của máy
gắn vào nó.
*Chế tạo các loại nhạc cụ
*CÁC CÔNG THỨC CẦN NHỚ KHI LÀM TRẮC NGHIỆM:
1. Một con lắc lò xo dao động tắt dần với biên độ A, hệ số ma sát µ.
* Quãng đường vật đi được đến lúc dừng lại là: S =
* Độ giảm biên độ sau mỗi chu kỳ là: ∆A =
* Số dao động thực hiện được: N =
⇒ Số lần vật qua VTCB: n = 2N
4 µ mg
k
kA2
2µ mg
A
∆A
* Thời gian vật dao động đến lúc dừng lại:
∆t = N .T =
T=
2π
)
ω
AkT
πω A
=
(Nếu coi dao động tắt dần có tính tuần hoàn với chu kỳ
4 µ mg 2µ g
*Vận tốc cực đại của vật đạt được khi thả nhẹ cho vật dao động từ vị trí biên ban đầu
A: vmax =
kA2 mµ 2 g 2
+
− 2 µgA .
m
k
2. Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi: f = f0 hay ω = ω0 hay T = T0
Với f, ω, T và f0, ω0, T0 là tần số, tần số góc, chu kỳ của lực cưỡng bức và của hệ dao
động.
I)BÀI TẬP:
Bài 1: Một con lắc lò xo có độ cứng 100N/m,khối lượng của quả cầu là 100g.Con lắc
lò xo dao động theo phương nằm ngang với biên độ lúc đầu là 4cm.Hệ số ma sát giữa
quả cầu với mặt phẳng nằm ngang là 0,1.Cho g = 10m/s 2.Coi chu kyf dao động là
không đổi và biên độ giảm đều trong từng nửa chu kỳ.Tìm:
a/Quãng đường từ lúc quả cầu bắt đầu dao động cho đến khi dừng hẳn.
b/Số dao động mà con lắc thực hiện được từ lúc bắt đầu dao động cho đến khi dừng lại.
ĐS: a/0,8m
b/10 dao động
Bài 2: Một con lắc lò xo dao động tắt dần. Cứ sau mỗi chu kì, biên độ của nó giảm
0,5%. Hỏi năng lượng dao động của con lắc bị mất đi sau mỗi dao động toàn phần là
bao nhiêu % ? ĐS: 1%.
Bài 3. Một con lắc lò xo đang dao động tắt dần. Cơ năng ban đầu của nó là 5 J. Sau ba
chu kì dao động thì biên độ của nó giảm đi 20%. Xác định phần cơ năng chuyển hóa
thành nhiệt năng trung bình trong mỗi chu kì. ĐS: 0,6 J.
Bài 4.Cho con lắc lò xo có độ cứng k = 300N/m, vật nặng có khối lượng 0,15kg.Kéo
con lắc ra khỏi vị trí cân bằng một đoạn 2cm rồi thả nhẹ cho nó dao động,sau khi nó
thực hiện được 200 dao động thì nó dừng hẳn.Tính:
a/Hệ số ma sát
b/Biết sau 3 chu kì biên độ giảm 10%.Tính độ giảm năng lượng.
Đs: a.0,005
b/19%
Bài 5. Một chiếc xe gắn máy chạy trên một con đường lát gạch, cứ cách khoảng 9m
trên đường lại có một rãnh nhỏ. Chu kì dao động riêng của khung xe máy trên lò xo
giảm xóc là 1,5s. Hỏi với vận tốc bằng bao nhiêu thì xe bị xóc mạnh nhất.
ĐS:6(m/s) = 21,6(km/h).
Bài 6. Một người xách một xô nước đi trên đường, mỗi bước đi được 50cm. Chu kì dao
động của nước trong xô là 1s. Người đó đi với vận tốc nào thì nước trong xô bị sánh
nhiề
Đ/s : v = 1,8km/h
Bài 7. Một tàu hỏa chạy trên một đường ray, cứ cách khoảng 6,4 m trên đường ray lại
có một rãnh nhỏ giữa chỗ nối các thanh ray. Chu kì dao động riêng của khung tàu trên
các lò xo giảm xóc là 1,6 s. Tàu bị xóc mạnh nhất khi chạy với tốc độ bằng bao nhiêu?
ĐS : 14,4 km/h.
Bài 8. Một con lắc lò xo gồm viên bi nhỏ khối lượng m và lò xo khối lượng không
đáng kể có độ cứng 160 N/m. Con lắc dao động cưởng bức dưới tác dụng của ngoại lực
tuần hoàn có tần số f. Biết biên độ của ngoại lực tuần hoàn không đổi. Khi thay đổi f thì
biên độ dao động của viên bi thay đổi và khi f = 2π Hz thì biên độ dao động của viên bi
đạt cực đại. Tính khối lượng của viên bi.
ĐS : 0,1 kg = 100 g.
II)TRẮC NGHIỆM:
Câu 1(ĐH – 2007): Khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng cơ thì vật tiếp tục dao động
A. với tần số bằng tần số dao động riêng.
B. mà không chịu ngoại lực tác dụng.
C. với tần số lớn hơn tần số dao động riêng. D. với tần số nhỏ hơn tần số dao động
riêng.
Câu 2(CĐ 2007): Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về dao động cơ học?
A. Hiện tượng cộng hưởng (sự cộng hưởng) xảy ra khi tần số của ngoại lực điều hoà
bằng tần số dao động riêng của hệ.
B. Biên độ dao động cưỡng bức của một hệ cơ học khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng
(sự cộng hưởng) không phụ thuộc vào lực cản của môi trường.
C. Tần số dao động cưỡng bức của một hệ cơ học bằng tần số của ngoại lực điều hoà
tác dụng lên hệ ấy.
D. Tần số dao động tự do của một hệ cơ học là tần số dao động riêng của hệ ấy.
Câu 3(ĐH – 2007): Nhận định nào sau đây sai khi nói về dao động cơ học tắt dần?
A. Dao động tắt dần có động năng giảm dần còn thế năng biến thiên điều hòa.
B. Dao động tắt dần là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian.
C. Lực ma sát càng lớn thì dao động tắt càng nhanh.
D. Trong dao động tắt dần, cơ năng giảm dần theo thời gian
Câu 4(CĐ 2008): Khi nói về một hệ dao động cưỡng bức ở giai đoạn ổn định, phát
biểu nào dưới đây là sai?
A. Tần số của hệ dao động cưỡng bức bằng tần số của ngoại lực cưỡng bức.
B. Tần số của hệ dao động cưỡng bức luôn bằng tần số dao động riêng của hệ.
C. Biên độ của hệ dao động cưỡng bức phụ thuộc vào tần số của ngoại lực cưỡng bức.
D. Biên độ của hệ dao động cưỡng bức phụ thuộc biên độ của ngoại lực cưỡng bức.
Câu 5(CĐ 2009): Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về dao động tắt dần?
A. Dao động tắt dần có biên độ giảm dần theo thời gian.
B. Cơ năng của vật dao động tắt dần không đổi theo thời gian.
C. Lực cản môi trường tác dụng lên vật luôn sinh công dương.
D. Dao động tắt dần là dao động chỉ chịu tác dụng của nội lực.
Câu 6(ĐH - 2009): Khi nói về dao động cưỡng bức, phát biểu nào sau đây là đúng?
A. Dao động của con lắc đồng hồ là dao động cưỡng bức.
B. Biên độ của dao động cưỡng bức là biên độ của lực cưỡng bức.
C. Dao động cưỡng bức có biên độ không đổi và có tần số bằng tần số của lực cưỡng
bức.
D. Dao động cưỡng bức có tần số nhỏ hơn tần số của lực cưỡng bức.
Câu 7(ĐH – 2010): Một vật dao động tắt dần có các đại lượng giảm liên tục theo thời
gian là
A. biên độ và gia tốc
B. li độ và tốc độ
C. biên độ và năng lượng
D. biên độ và tốc độ
Câu 8. Chọn câu ĐÚNG: Dao động điều hoà là dao động có:
A. Li độ được mô tả bằng định luật dạng sin (hay cosin) theo thời gian.
B. Vận tốc của vật biến thiên theo hàm bậc nhất đối với thời gian.
C. Sự chuyển hoá qua lại giữa thế năng và động năng nhưng cơ năng luôn luôn bảo toàn.
D. A và C đúng.
Câu 9: Chọn câu đúng trong các câu sau.
A. Dao động của con lắc đơn luôn luôn là dao động điều hòa.
B. Dao động của con lắc lò xo có biên độ lớn không phải là dao động điều hòa.
C. Dao động tắt dần có thể là dao động điều hòa.
D. Dao động cưỡng bức có thể là dao động điều hòa.
Câu 10: Kết luận nào không đúng về dao động tắt dần?
A. nguyên nhân tắt dần là do hệ có ma sát B. có biên độ giảm dần theo thời gia
C. có cơ năng giảm dần theo thời gian
D. có chu kì giảm dần theo thời gian
Câu 11: Dao động của một vật dưới tác dụng của ngoại lực F = F0cos(Ωt + φ), trong đó
F0, Ω và φ là những hằng số được gọi là dao động gì?
A. dao động tuần hoàn.
B. dao động tắt dần.
C. dao động duy trì.
D. dao động cưỡng bức.
Câu 12: Dao động của một vật dưới tác dụng của ngoại lực F = F0cos(Ωt + φ), biên độ
dao động của vật lớn nhất khi ?
A. Ω = tần số dao động riêng của vật. C. Ω có giá trị sai lệch nhiều so với tần số riêng
B. F0= biên độ dao động riêng của vật. . vật chỉ cần có một trong các dấu hiệu A,B,C.
Câu 13:. Một con lắc dao động tắt dần . Sau một chu kì biên độ giảm 10 0 0 .Phần năng
lượng mà con lắc đã mất đi trong một chu kì
A. 90 0 0
B. 8,1 0 0
C.81 0 0
D.19 0 0
Câu 14: Một tấm ván bắc qua một con mương có tần số dao động riêng là 0,5Hz. Một
người đi qua tấm ván với bao nhiêu bước trong 12s thì tấm ván bị rung mạnh nhất
A. 4 bước.
B. 8 bước. C. 6 bước.
D. 2 bước.
Câu 15: Một con lắc lò xo có k = 40 N/m ; m = 0,1kg. Kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng 5
cm theo chiều (+) rồi buông nhẹ. Cho hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng ngang là
µ = 0,01 . Lấy g = 10 m/s2 . Số lần vật qua vị trí cân bằng (kể từ lúc bắt đầu dao động
cho đến khi dừng lại) là:
A. 50
B. 80
C. 100
D. 25.
Câu 16 : Một người xách một xô nước đi trên đường, mỗi bước đi dài 45cm thì nước
trong xô bị sóng sánh mạnh nhất. Chu kỳ dao động riêng của nước trong xô là 0,3s.
Vận tốc của người đó là:
A. 3,6 m/s.
B. 4,2 km/h.
C. 4,8 km/h.
D. 5,4 km/h.
Câu 17. Một con lắc dao động tắt dần chậm. Cứ sau mỗi chu kì, biên độ giảm 3%. Phần
năng lượng của con lắc bị mất đi trong một dao động toàn phần là:
A. 6%
B. 3%
C. 9%
D. 94%
Câu 18. Để một vật dao động điều hòa cưỡng bức thì ngoại lực tác dụng lên vật:
A. Phải là lực tuần hoàn.
B. Chỉ cần một lực không đổi.
C. Ngoại lực phải có dạng hàm sin hoặc hàm côsin theo thời gian.
D. Lực tuần hoàn hoặc không đổi
Câu 19. Một con lắc lò xo có độ cứng 200N/m,khối lượng quả cầu 400g.Con lắc lò xo
dao động theo phương nằm ngang với biên độ lúc đầu là 10cm.Hệ số ma sát giữa quả
cầu và mặt phẳng nằm ngang là µ .Cho g = 10m/s2.Biết rằng quãng đường từ lúc bắt
đầu dao động với biên độ 10cm cho đến khi dừng hẳn là 2,5m.Coi chu kỳ dao động là
không đổi và biên độ giảm đều trong từng nửa chu kỳ.Hệ số ma sát µ là :
A.0,1
B. 0,2
C. 0,3
D. 0,4
Câu 20. Một con lắc lò xo có độ cứng 100N/m,khối lượng quả cầu 200g.Con lắc lò xo
dao động theo phương nằm ngang với biên độ lúc đầu là 4cm.Hệ số ma sát giữa quả
cầu và mặt phẳng nằm ngang là 0,1.Cho g = 10m/s 2.Coi chu kỳ dao động là không đổi
và biên độ giảm đều trong từng nửa chu kỳ.Biên độ dao động của vật còn lại sau 1 chu
kỳ dao động kể từ lúc bắt đầu dao động với biên độ 4cm là :
A. 0,4cm
B. 0,8cm
C. 1,6cm
D. 3,2cm