A. Lý thuyết I. Dao động tắt dần 1. Thế nào là dao động tắt dần? Dao động tắt dần là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian. 2. Giải thích Khi con lắc dao động, nó chịu tác dụng của lực cản không khí. Lực cản này cũng là một lực ma sát làm tiêu hao cơ năng của con lắc, chuyển hóa cơ năng dần thành nhiệt năng. Vì thế, biên độ của con lắc giảm dần theo thời gian. 3. Ứng dụng Dao động tắt dần được ứng dụng rất nhiều trong cuộc sống ví dụ như trong thiết bị đóng cửa tự động hay các thiết bị giảm xóc .... II. Dao động duy trì Dao động duy trì là dao động được duy trì bằng cách giữ cho biên độ không đổi mà không làm thay đổi chu kì của dao động riêng. Dao động của con lắc đồng hồ, III. Dao động cưỡng bức 1. Thế nào là dao động cưỡng bức? Dao động cưỡng bức là dao động chịu tác dụng của ngoại lực cưỡng bức tuần hoàn. 2. Đặc điểm Dao động cưỡng bức có biên độ không đổi và có tần số bằng tần số của lực cưỡng bức. Biên độ của dao động cưỡng bức phụ thuộc vào biên độ của lực cưỡng bức và độ chênh lệch giữa tần số của lực cưỡng bức và tần số dao động riêng của hệ. IV. Hiện tượng cộng hưởng 1. Định nghĩa Hiện tượng cộng hưởng là 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. Điều kiện cộng hưởng: f = f0. 2. Giải thích Khi f = f0 thì hệ được cung cấp năng lượng một cách nhịp nhàng đúng lúc, do đó biên độ dao động của hệ tăng dần lên. Biên độ dao động đạt tới cực đại và không đổi khi tốc độ tiêu hao ma sát bằng tốc độ cung cấp năng lượng cho hệ. 3. Vai trò Hiên tượng cộng hưởng vừa có lợi vừa có hại. B. BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI Câu 1: SGK Vật lí 12, trang 21: Nêu đặc điểm của dao động tắt dần. Nguyên nhân của nó là gì? Hướng dẫn giải: Đặc điểm của dao động tắt dần: Biên độ: Giảm dần theo thời gian. Chu kì, tần số: Chu kì và tần số riêng của hệ. Nguyên nhân của dao động tắt dần: Do lực ma sát. Câu 2: SGK Vật lí 12, trang 21: Nêu đặc điểm của dao động duy trì. Hướng dẫn giải: Đặc điểm của dao động duy trì là: Tần số: Tần số dao động riêng của hệ. Biên độ: Bằng với biên độ dao động tự do của hệ. Năng lương: Sau mỗi một chu kì, hệ được bổ sung một phần năng lượng đúng bằng năng lượng mất đi của hệ Câu 3: SGK Vật lí 12, trang 21: Nêu đặc điểm của dao động cưỡng bức. Hướng dẫn giải: Đặc điểm của dao động cưỡng bức: Dao động cưỡng bức có biên độ không đổi và có tần số bằng tần số của lực cưỡng bức. Biên độ của dao động cưỡng bức phụ thuộc vào biên độ của lực cưỡng bức và độ chênh lệch giữa tần số của lực cưỡng bức và tần số dao động riêng của hệ. Câu 4: SGK Vật lí 12, trang 21 Hiện tượng cộng hưởng là gì? Nêu điều kiện để có cộng hưởng. Cho một ví dụ. Hướng dẫn giải: Hiện tượng cộng hưởng là 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. Điều kiện cộng hưởng: f = f0. Ví dụ: Cộng hưởng ở hộp cộng hưởng của đàn guitar, violon,... Câu 5: SGK Vật lí 12, trang 21: Một con lắc dao động tắt dần. Cứ sau mỗi chu kì, biên độ giảm 3 %. Phần năng lườn của con lắc bị mất đi trong một dao động toàn phần là bao nhiêu? A. 3% B. 9% C. 4,5% D. 6% Hướng dẫn giải: Chọn đáp án D. Giải thích: Năng lượng dao đông của con lắc ở chu kì thứ n là: $W = \frac{1}{2}.k.A^{2}$ Năng lượng dao động của con lắc ở chu kì thứ (n + 1) là: $W' = \frac{1}{2}.k.A'^{2}$ Với A' = 0,97 A. $\Rightarrow $ $\frac{W'}{W} = \frac{A'^{2}}{A^{2}} = 0,94$ Câu 6: SGK Vật lí 12, trang 21 Một con lắc dài 44 cm được treo vào trần của một toa xe lửa. Con lắc bị kích động mỗi khi bánh của toa xe gặp chỗ nối nhau của đường ray. Hỏi tàu chạy thẳng đều với tốc độ bằng bao nhiêu thì biên độ dao động của con lắc sẽ lớn nhất? Cho biết chiều dài của mỗi đường ray là 12,5 m.Lấy g = 9,8 $m/s^{2}$. A. 10,7 km/h. B. 34 km/h. C. 106 km/h. D. 45 km/h. Hướng dẫn giải: Chọn đáp án B. Giải thích: Chu kì dao động riêng của con lắc là: $T = 2\pi .\sqrt{\frac{l}{g}} = 2\pi .\sqrt{\frac{44.10^{-2}}{9,8}} \approx 1,33 (s)$ Để con lắc dao động với biên độ lớn nhất thì phải xảy ra hiện tượng cộng hưởng. Điều này có nghĩa là Txe lửa = T0 = 1,33 (s). Trong đó, chu kì dao động của xe lửa chính là thời gian để đi hết một thanh ray S = 12,5 m $\Rightarrow $ $T_{xe lửa} = \frac{S}{v} = 1,33$ $\Leftrightarrow $ $v = \frac{S}{T} = \frac{12,5}{1,33} \approx 9,4 (m/s) \approx 34 (km/h) $
