Bài giảng Vật lí Lớp 12 - Bài 4: Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức (Bản đẹp)

NHÓM 5 
 Dao Động Duy Trì  Dao Động Cưỡng Bức 
 NỘI DUNG CỦA BÀI 
I./ Khảo sát dao động duy trì 
II./ Khảo sát dao động cưỡng bức 
III./So sánh dao động duy trì và dao động cưỡng bức 
 1. Dao động được duy trì bằng cách giữ cho biên độ không đổi mà không làm thay đổi chu kì dao động riêng gọi là dao động duy trì . 
 2. Dao động của con lắc đồng hồ là dao động duy trì 
I.Dao động duy trì 
3 
6 
12 
9 
Dao động của con lắc đồng hồ được duy trì nhờ sự cung cấp năng lượng từ một dây cót 
Dao động được duy trì mà không cần sự tác dụng của ngoại lực gọi là sự tự dao động 
 Hệ bao gồm : Vật dao động, nguồn năng lượng và cơ cấu tryền năng lượng gọi là hệ tự dao động 
Sau một chu kỳ dao động của quả lắc, dây cót dãn ra một chút thông qua hệ thống bánh răng và những cơ cấu thích hợp để cung cấp năng lượng cho con lắc giúp năng lượng con lắc bảo toàn nên dao động của nó được duy trì. 
 3 . Sự duy trì dao động điện trong mạch RLC 
 Muốn duy trì dao động, ta phải bù đủ và đúng phần năng lượng bị tiêu hao trong mỗi chu kì.Ta có thể dùng tranzito để điều khiển việc bù năng lượng từ pin cho khung dao động LC ăn nhịp với từng chu kì dao động của mạch. 
Dao động trong khung LC được duy trì ổn định với tần số riêng ω 0 của mạch, người ta gọi đó là một hệ tự dao động 
 II. Dao động cưỡng bức 
 Thế nào là dao động cưỡng bức? 
Dao động chịu tác dụng của một ngoại lực cưỡng bức tuần hoàn gọi là dao động cưỡng bức. 
  Phương trình vi phân của dao động cưỡng bức 
 Dao Động Cơ 
Dao Động Điện 
Áp dụng ĐL II Niutơn tacó: 
Hay: 
Chia 2 vế cho m rồi chuyển 
các số hạng chứa 
Về vế đầu: 
Đặt vào hai đầu đoạn mạch 1 hđt xoay chiều: 
Áp dụng ĐL Ôm cho toàn mạch: 
Chia 2 vế cho L 
 Dao Động Cơ 
 Dao Động Điện 
 Đặt: 
 Đặt: 
KL:Dao động của con lắc lò xo có ma sát dưới tác dụng của ngoại lực tuần hoàn và mạch RLC chịu tác dụng của một hđt tuần hoàn từ bên ngoài tuân theo 1 PTVP 
 Nhận xét   
Quy luận biến đổi theo thời gian của li độ x của lò xo và của điện tích q của bản tụ điện là như nhau. Có sự tương tự điện – cơ. 
Nghiệm của phương trình vi phân:   
 Với ; 
- Sau giai đoạn chuyển tiếp thì: 
PT của dao động cưỡng bức. 
 Ví Dụ 
Một mạch điện gồm một tụ điên C mắc nối tiếp với điện trở R được nối vào hđt xoay chiều 
 Tính 
 Giải 
Phương trình của định luật Ôm: 
 mà 
Phương trình này có nghiệm tổng quát là pt của 2 số hạng: 
 là nghiệm tổng quát của pt: 
 là một nghiệm riêng của pt: 
 Vậy nghiệm tổng quát pt (1) là: 
Tính biên độ và pha của dao động cưỡng bức 
Lấy đạo hàm bậc nhất và bậc hai theo thời gian của ta được : 
 ; 
Thay vào phương trình vi phân của dao động cưỡng bức ta được  
Biểu diễn mỗi số hạng trong phương trình bằng một véc tơ quay  vào thời điểm t = 0 
Với đẳng thức: 
Giản đồ véc tơ 
Từ hình vẽ ta suy ra: 
 Hay 
O 
 Ví Dụ 
 Một mạch điện gồm một tụ điên C mắc nối tiếp với điện trở R 
 được nối vào hđt xoay chiều 
 Tính biên độ và pha dao động của mạch? 
 Giải 
 Theo ví dụ phần trên ta có: 
 chính là dao động cưỡng bức trong giai đoạn ổn định 
 Trong giai đoạn ổn định , 
 và 
 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 (f = fcb ). 
- Biên độ của dao động cưỡng bức không chỉ phụ thuộc vào biên độ của lực cưỡng bức mà còn phụ thuộc vào chênh lệch giữa tần số của lực cưỡng bức và tần số riêng của hệ .Khi fcb càng gần fo thì biên độ dao động cưỡng bức càng lớn . 
  III.So Sánh Dao Động Duy Trì Và Dao Động Cưỡng Bức 
 Giống nhau : - Đều xảy ra dưới tác dụng của ngoại lực. - Dao động cưỡng bức khi cộng hưởng cũng có tần số bằng tần số riêng của vật.  Khácnhau                                                                         *Dao động cưỡng bức - Ngoại lực là bất kỳ, độc lập với vật - Sau giai đoạn chuyển tiếp thì dao động cưỡng bức có tần số bằng tần số f của ngoại lực - Biên độ của hệ phụ thuộc vào F 0 và |f – f 0 |  * Dao động duy trì - Lực được điều khiển bởi chính dao động ấy qua một cơ cấu nào đó - Dao động với tần số đúng bằng tần số dao động riêng f 0 của vật - Biên độ không thay đổi 
Chào tạm biệt