Biên độ dao động là gì? Phân loại dao động
Các hiện tượng như: chiếc thuyền nhấp nhô tại chỗ neo, dây đàn ghita rung dộng, màng trống rung động,… là những ví dụ về dao động mà chúng ta thường gặp trong thực tế, đây chính là dao động cơ. Trong bài viết hom nay, Trang tài liệu sẽ giúp bạn tìm hiểu về khái niệm dao động là gì? Phân loại dao động chi tiết nhất.
Mục lục
Biên độ dao động là gì?
Biên độ là gì?
Biên độ là giới hạn dao động mà theo đó giới hạn giao động quy định trong một khoảng thời gian được xác định trong khoảng giới hạn đã nói trên.
Dao động là gì?
Dao động là sự lặp đi lặp lại nhiều lần một trạng thái của một vật nào đó. Trong cơ học, dao động là sự chuyển động có giới hạn trong không gian, lặp đi lặp lại nhiều lần quanh vị trí cân bằng. Dao động cơ học là một biến thiên liên tục giữa động năng và thế năng.
Một dao động được nghiên cứu nhiều trong cơ học là dao động tuần hoàn, tức là dao động lặp đi lặp lại như cũ quanh vị trí cân bằng sau khoảng thời gian bằng nhau. Khoảng thời gian ngắn nhất mà vật lặp lại vị trí cũ được gọi là chu kì của dao động. Mọi dao động tuần hoàn đều có thể được biểu diễn thành chuỗi Fourier của các dao động điều hòa có tần số cơ bản khác nhau.
Biên độ dao động là gì?
Dao động có thể xem là sự di chuyển qua lại quanh một vị trí gọi là vị trí cân bằng. Độ dịch chuyển xa nhất so với vị trí cân bằng được gọi là biên độ dao dộng.
Phân loại dao động
Dao động tự do
Dao động mà chu kì dao động của vật chỉ phụ thuộc các đặc tính của hệ dao động, không phụ thuộc các yếu tố bên ngoài được gọi là dao động tự do. Chu kì giao động tự do gọi là chu kì dao động riêng.
Dao động tắt dần
Là dao động có biên độ dao động giảm dần theo thời gian. Do tác dụng của lực cản ( do lực ma sát ) Giảm dần theo thời gian Không có chu kì hoặc tần số đó không tuần hoàn Sẽ không dao động khi ma sát quá lớn
Dao động duy trì
Là dao động có biên độ không đổi theo thời gian
Nguyên tắc hoạt động phải tác dụng vào con lắc một lực tuần hoàn với tần số bằng tần số riêng. Lực này phải nhỏ để không làm biến đổi tần số riêng của con lắc, cung cấp cho nó một năng lượng đúng bằng phần năng lượng tiêu hao sau mỗi nửa chu kì.
Dao động cưỡng bức
Dao động cưỡng bức Là dao động luôn chịu tác dụng của một ngoại lực biến thiên tuần hoàn, biểu thức lực có dạng
F = F0cos(ωt + φ).
Có 2 đặc điểm chính của dao động cưỡng bức
* Về tần số: Trong khoảng thời gian ban đầu nhỏ, dao động của vật là một dao động phức tạp vì đó là sự tổng hợp của dao động riêng và dao động do ngoại lực gây ra. Sau khoảng thời gian nhỏ này, dao động riêng bị tắt hẳn, chỉ còn lại dao động do tác dụng của ngoại lực gây ra, đó là dao động cưỡng bức, và dao động cưỡng bức này có tần số bằng tần số của lực cưỡng bức.
* Về biên độ: Dao động cưỡng bức có biên độ phụ thuộc vào F0, vào ma sát và đặc biệt phụ thuộc vào độ chênh lệch giữa tần số f của lực cưỡng bức và tần số riêng f0 của hệ. Nếu tần số f càng gần với tần số riêng f0 thì biên độ của dao động cưỡng bức càng tăng, và nếu f ≈ f0 thì xảy ra cộng hưởng.
Chú ý: Dao động duy trì và dao động cưỡng bức có sự khác biệt như sau:
+ Về sự bù đắp năng lượng:
– Tự dao động: cung cấp một lần năng lượng, sau đó hệ tự bù đắp năng lượng từ từ cho con lắc.
– Dao động cưỡng bức: bù đắp năng lượng cho con lắc từ từ trong từng chu kì và do ngoại lực thực hiện thường xuyên.
+ Về tần số:
– Tự dao động: dao động duy trì theo tần số f0 của hệ.
– Dao động cưỡng bức: dao động duy trì theo tần số f của ngoại lực.
Dao động điều hoà
Dao động điều hòa là dao động mà li độ của vật là một hàm dạng sin (hoặc cosin) theo thời gian (định nghĩa SGK).
Ta có phương trình dao động điều hòa: x = Acos(ωt + φ), trong đó:
+ x gọi là li độ dao động.
+ A là biên độ dao động: nó là độ lệch cực đại của vật so với vị trí cân bằng. Vì thế biên độ dao động luôn là số dương.
+ ω tần số góc (đơn vị rad/s).
+ (ωt+φ) là pha dao động tại thời điểm t, φ gọi là pha ban đầu (đơn vị rad): khi vật chuyển động, pha dao động sẽ xác định vị trí cũng như chiều của chuyển động tại ngay thời điểm đang xét.