PHY-15Lớp 11 · Bài 6 · SGK Kết nối tri thức

Dao động tắt dần, cưỡng bức và cộng hưởng

Quét tần số ngoại lực tác dụng lên hệ lò xo có cản, vẽ đồ thị biên độ theo tần số và thấy đỉnh cộng hưởng khi f gần tần số riêng f₀.

Đang tải mô hình 3D…

Mục tiêu bài học

Biên độ dao động tắt dần giảm do mất cơ năng.
Dao động cưỡng bức phụ thuộc tần số lực cưỡng bức.
Cộng hưởng khi điều kiện phù hợp.

Thuyết minh: Hãy quan sát mô hình và xác định đại lượng đang thay đổi. Biên độ dao động tắt dần giảm do mất cơ năng; dao động cưỡng bức phụ thuộc tần số lực cưỡng bức; cộng hưởng khi điều kiện phù hợp. Khi thay thông số, đối chiếu chuyển động và đồ thị; chỉ kết luận trong các giả thiết đã công bố.

Ba cảnh của mô phỏng

Cảnh S01
Hệ lò xo có lực cản, dao động tự do giảm dần
Cảnh S02
Thêm ngoại lực tuần hoàn, điều chỉnh tần số cưỡng bức
Cảnh S03
Quét tần số và thể hiện đỉnh biên độ cộng hưởng

Điều khiển trong mô phỏng

Thanh trượt tần số và mức cản
đồ thị đáp ứng

Chốt kiểm tra kiến thức

Tại cùng lực cưỡng bức, biên độ cao nhất gần tần số cộng hưởng.

Dùng mô phỏng và bảng đo ở trên để tự kiểm chứng nhận định này.

Lưu ý để không hiểu sai

Biên độ không tăng vô hạn trong hệ thực có giảm chấn.

Câu hỏi tự kiểm tra

Chọn đáp án để xem giải thích ngay. Không cần đăng nhập.

Câu 1Một hệ có giảm chấn được kích thích bằng ngoại lực có tần số đúng bằng tần số riêng. Biên độ dao động của hệ

Câu 2Con lắc lò xo có m = 100 g, k = 100 N/m chịu ngoại lực tuần hoàn, lấy π² = 10. Cộng hưởng xảy ra khi tần số ngoại lực bằng

Kí hiệu và đại lượng

Dao động tắt dầnDamped oscillation: Dao động có biên độ giảm dần theo thời gian do lực cản làm cơ năng chuyển dần thành năng lượng nhiệt.
Lực cản và mức cảnDamping force and damping: Lực cản của môi trường ngược chiều chuyển động; mức cản càng lớn thì dao động tắt càng nhanh và đỉnh cộng hưởng càng thấp, càng tù.
Tần số riêng f₀Natural frequency: Tần số dao động tự do, chỉ phụ thuộc đặc tính của hệ; với con lắc lò xo f₀ = (1/2π)·√(k/m), đơn vị Hz.
Ngoại lực cưỡng bứcDriving force: Ngoại lực biến thiên tuần hoàn với tần số f tác dụng lên hệ; khi ổn định, hệ dao động với tần số bằng f.
Dao động cưỡng bứcForced oscillation: Dao động của hệ dưới tác dụng của ngoại lực cưỡng bức; biên độ phụ thuộc biên độ ngoại lực, mức cản và độ chênh lệch giữa f và f₀.
Hiện tượng cộng hưởngResonance: Biên độ dao động cưỡng bức tăng đến giá trị cực đại khi tần số ngoại lực bằng (gần bằng) tần số riêng của hệ.
Biên độ AAmplitude: Độ lệch cực đại khỏi vị trí cân bằng, đơn vị m; trong hệ thực có cản, biên độ cộng hưởng luôn có giới hạn.

Lực cản mô hình tỉ lệ với vận tốc; đường cong cộng hưởng tính từ mô hình lí tưởng, không phải số đo thật. Nội dung là bản nháp do NAVI biên soạn theo kiến thức phổ thông, chờ giáo viên bộ môn đối chiếu với ấn bản SGK đang giảng dạy.