Giáo án Lý 12 - Chương 1 - PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA - CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG CỦA DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

  1. Tác giả: LTTK CTV
    Đánh giá: ✪ ✪ ✪ ✪ ✪

    I- DẠNG 1: XÁC ĐỊNH CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG CỦA DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA.
    Phương pháp.
    Tìm A, ω, φ, f, x-v-pha tại thời điểm t.
    -Tìm A:
    +Đề cho PTDĐ: $x = Ac{\text{os(}}\omega {\text{t + }}\varphi {\text{) }} \to {\text{A}}$
    +Tìm A: $\left\{ \begin{array}{l}
    {A^2} = {x^2} + \dfrac{{{v^2}}}{{{\omega ^2}}} = {\dfrac{a}{{{\omega ^4}}}^2} + \dfrac{{{v^2}}}{{{\omega ^2}}}\\
    A = \dfrac{{{v_{{\rm{max}}}}}}{\omega } = \dfrac{{{a_{{\rm{max}}}}}}{{{\omega ^2}}} = \dfrac{L}{2} = \dfrac{S}{4} = \dfrac{{{v_{{\rm{max}}}}^2}}{{{a_{{\rm{max}}}}}}
    \end{array} \right.$
    Trong đó:
    · L: chiều dài quỹ đạo của dao động
    ·S: quãng đường vật đi được trong một chu kì.
    +Đề cho x, v, ω hoặc v, a, ω:
    Ta sử dụng công thức độc lập với thời gian: ${A^2} = {x^2} + \dfrac{{{v^2}}}{{{\omega ^2}}}{\text{ }}{\text{, }}{A^2} = {\dfrac{a}{{{\omega ^4}}}^2} + \dfrac{{{v^2}}}{{{\omega ^2}}}$
    -Tìm T: $T = \dfrac{{\Delta t}}{N},f = \dfrac{N}{{\Delta t}}$ với N là tổng số dao động trong thời gian ∆t
    -Tìm ω: Đề cho f hoặc T: Sử dụng công thức: $\omega = \dfrac{{2\pi }}{T} = 2\pi f$
    -Xác định x-v-a-pha dao động tại thời điểm t:
    +li độ x: $x = Ac{\text{os(}}\omega {\text{t + }}\varphi {\text{)}}$
    +vận tốc v: $v = x' = - \omega A\sin (\omega t + \varphi ) = \omega Acos(\omega t + \varphi + \dfrac{\pi }{2})$
    hoặc sử dụng công thức: ${A^2} = {x^2} + \dfrac{{{v^2}}}{{{\omega ^2}}}$
    +gia tốc a: $a = v' = - {\omega ^2}A\cos (\omega t + \varphi ) = - {\omega ^2}x$
    +Pha dao động: ωt+φ

    II- DẠNG 2: XÁC ĐỊNH LI ĐỘ, VẬN TỐC, GIA TỐC
    1.Bài toán cho t tìm x, v, a và ngược lại

    Phương pháp.
    Sử dụng công thức x, v, a theo thời gian t:
    $x = Ac{\text{os(}}\omega {\text{t + }}\varphi {\text{)}}$
    $v = x' = - \omega A\sin (\omega t + \varphi ) = \omega Acos(\omega t + \varphi + \dfrac{\pi }{2})$
    $a = v' = - {\omega ^2}A\cos (\omega t + \varphi ) = - {\omega ^2}x$

    2.Bài tập cho x, v hoặc a tìm các đại lượng còn lại tại cùng một thời điểm.

    Sử dụng hệ thức độc lập
    - Hệ thức độc lập A-x-v: ${A^2} = {x^2} + \dfrac{{{v^2}}}{{{\omega ^2}}}{\text{ }}$
    - Hệ thức độc lập A-a-v: ${A^2} = {\dfrac{a}{{{\omega ^4}}}^2} + \dfrac{{{v^2}}}{{{\omega ^2}}}$
    - Quan hệ giữa a-x: a=-ω2x

    3.Bài tập cho x, v hoặc a tại một thời điểm t1 tìm x, v, a tại thời điểm trước (hoặc sau) đó T/4, T/2, 3T/4, ...
    Biết tại thời điểm t vật có li độ x = x0.
    * Từ phương trình dao động điều hoà: x = Acos(wt + j) cho x = x0
    Lấy nghiệm wt + j = a với $0 \leqslant \alpha \leqslant \pi $ ứng với x đang giảm (vật chuyển động theo chiều âm vì v < 0) hoặc wt + j = - a ứng với x đang tăng (vật chuyển động theo chiều dương)
    * Li độ và vận tốc dao động sau (trước) thời điểm đó Dt giây là
    $\left\{ \begin{gathered}{\text{x }} = {\text{ Acos}}( \pm \omega \Delta t + \alpha ) \hfill \\ v = - \omega {\text{A}}\sin ( \pm \omega \Delta t + \alpha ) \hfill \\\end{gathered} \right.$ hoặc $\left\{ \begin{gathered}{\text{x }} = {\text{ Acos}}( \pm \omega \Delta t - \alpha ) \hfill \\ v = - \omega {\text{A}}\sin ( \pm \omega \Delta t - \alpha ) \hfill \\\end{gathered} \right.$