Dao động tắt dần - Dao động cưỡng bức và hiện tượng cộng hưởng SVIP

I. DAO ĐỘNG TẮT DẦN

Dao động tắt dần là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian do tác dụng của lực ma sát và lực cản của môi trường.

Xích đu

Biên độ dao động của vật trong chu kì đầu là \(A_0\).

Đồ thị dao động tắt dần trong môi trường có lực cản nhỏ

❗ Em có biết!

Khi xe máy, ô tô đi qua chỗ mấp mô, xe bị nảy lên và dao động. Bộ phận giảm chấn có vai trò hạn chế dao động của bánh xe và thân xe bằng cách làm các dao động này tắt dần, không làm người trên xe khó chịu.

Bộ phận giảm chấn trong hệ thống treo của ô tô

II. DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC VÀ HIỆN TƯỢNG CỘNG HƯỞNG

1. Dao động cưỡng bức

Dao động cưỡng bức là dao động xảy ra dưới tác dụng của ngoại lực tuần hoàn có tần số \(f\) bất kỳ. Tần số dao động cưỡng bức bằng tần số của ngoại lực.

2. Hiện tượng cộng hưởng

Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi tần số của lực cưỡng bức \(f\) tiến gần hoặc bằng tần số riêng \(f_{0}\) của hệ, khiến biên độ dao động cưỡng bức đạt giá trị cực đại.

Đồ thị cộng hưởng là đường cong. Đồ thị càng nhọn khi lực cản của môi trường càng nhỏ (điểm A).

Đồ thị cộng hưởng

Cộng hưởng xảy ra khi tần số ngoại lực bằng tần số riêng của hệ, tức \(f = f_{0}\).

Khi xảy ra cộng hưởng, vật hấp thụ năng lượng lớn nhất có thể từ ngoại lực do tốc độ tiêu hoa năng lượng bởi lực cản bằng tốc độ cung cấp năng lượng của ngoại lực.

3. Lợi ích và tác hại của hiện tượng cộng hưởng

➤ Hiện tượng cộng hưởng có lợi

Hộp đàn của ghi ta, violon,... được thiết kế như hộp cộng hưởng, giúp không khí trong hộp dao động cộng hưởng với nhiều tần số khác nhau của dây đàn.

Lò vi sóng hoạt động dựa trên hiện tượng cộng hưởng. Sóng trong lò có tần số trùng với tần số dao động riêng của các phân tử nước trong thực phẩm, làm cho các phân tử nước dao động mạnh, hấp thụ năng lượng và nóng lên.

➤ Hiện tượng cộng hưởng có hại

Các hệ như tòa nhà, cầu, khung xe,... đều có tần số riêng. Khi thiết kế, cần tránh để hệ chịu lực cưỡng bức mạnh có tần số trùng với tần số riêng, nhằm ngăn dao động mạnh gây đổ vỡ hoặc hư hỏng.

Tháng 6 năm 2000, cầu đi bộ Millennium (Anh) đã rung lắc cực mạnh dưới tác dụng của hơn 2000 người trên cầu.