Vật lý - Chủ đề 4: Dao động tắt dần – Dao động duy trì dao động cưỡng bức – Sự cộng hưởng

1 
CHƯƠNG II: DAO ĐỘNG CƠ 
CHỦ ĐỀ 4: DAO ĐỘNG TẮT DẦN – DAO ĐỘNG DUY TRÌ 
DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC – SỰ CỘNG HƯỞNG. 
I. CÁC LOẠI DAO ĐỘNG KHÁC: 
1. Dao động tắt dần: 
Định nghĩa: Dao động tự do khi có ma sát là dao động tắt dần, biên độ dao động giảm dần theo thời gian, cơ 
năng của dao động cũng giảm dần theo thời gian. 
Nguyên nhân: Do v t dao động trong m i tr ờng và ch u lực cản (hoặc lực ma sát) của m i tr ờng đó. 
Đặc điểm: 
- n ng của v t giảm dần chu n hóa thành nhi t n ng. 
- theo lực cản của m i tr ờng l n ha nh mà dao động tắt dần ả ra nhanh ha ch m. Dao động tắt dần 
càng nhanh nếu môi trường càng nhớt (lực cản hay lực ma sát càng lớn). 
- Dao động tắt dần nhanh ha ch m không phụ thuộc vào tần số dao động của v t. 
- Nếu v t (ha h v t) thực hi n dao động mà lực cản của môi trường là nhỏ thì dao động của v t (ha h v t) ấ 
trở thành tắt dần ch m. Dao động tắt dần chậm có thể coi gần đúng là dao động điều hòa v i tần số góc ấp ỉ 
bằng tần số góc riêng của v t (ha h v t) ấ và biên độ giảm dần theo thời gian cho đến bằng 0. 
Tác dụng: 
- Dao động tắt dần có l i ộ ph n giảm sóc trên e t , e má ki m tra, tha dầu nh t. ửa đóng tự động. 
- Dao động tắt dần có h i Dao động ở quả lắc đ ng h , phải lên d cót hoặc tha pin. 
2. Dao động duy trì: 
Định nghĩa: Nếu ta cung cấp thêm năng lượng cho v t dao động tắt dần (do ma sát) đ b l i sự tiêu hao vì ma sát 
mà không làm thay đổi biên độ và chu kì dao động riêng của nó thì dao động kéo dài mãi mãi và đ c gọi là dao 
động duy trì. Dao động của quả lắc đ ng h là một ví dụ về dao động du trì. 
Cách thực hiện: ác dụng một ngo i lực kh ng đổi, c ng chiều v i chu n động khi v t đến v trí biên. 
Đặc điểm: 
- là dao động tuần hoàn có chu kỳ là chu kỳ riêng 0 của h . 
- iên độ dao động đ c du trì kh ng đổi. 
3. Dao động cưỡng bức: 
Định nghĩa: V t dao động tắt dần ch m v i tần số góc bằng 
m
k
0 gọi là tần số góc riêng của h . giờ v t 
nặng ch u tác dụng vào v t một ngo i lực F biến đổi điều hoà theo thời gian t: 0F F cos( t )   
Đặc điểm: chỉ ét giai đo n ổn đ nh 
o Dao động c ỡng bức là dao động điều hoà (có d ng sin). 
o ần số góc của dao động c ỡng bức bằng tần số góc  của ngo i lực. 
o iên độ của dao động c ỡng bức tỉ l thu n v i biên độ F0 của ngo i lực và phụ thuộc vào mối quan h 
giữa tần số góc riêng 0 và tần số góc  của ngo i lực. 
o Acb không phụ thuộc vào thời đi m tác dụng (pha ban đầu  của ngo i lực). 
 rong kh ng khí rong n c rong dầu nh t 
2 
Biên độ dao động cưỡng bức phụ thuộc theo  của ngoại lực. Hiện tượng cộng hưởng: 
- Xét F0 kh ng đổi và lực ma sát là kh ng đổi, ta có d ng đ th Acb = f() 
nh sau 
 + Nếu  < 0 t ng  thì Acb t ng. 
 + Nếu  > 0 t ng  thì Acb giảm. 
 + Đ ờng cong (1) ứng v i Fms l n, đ ờng cong (2) ứng v i Fms nh . 
Hiện tượng cộng hưởng 
+ Hi n t ng biên độ của dao động c ỡng bức t ng dần lên đến giá tr cực đ i 
khi tần số f của lực c ỡng bức tiến đến bằng tần số riêng f0 của h dao động. 
+ Điều ki n cộng h ởng f = f0 
Hay
 

  
  
0
0 Max
0
 laøm A A löïc caûn cuûa moâi tröôøng
cb
f f
T T 
+ ầm quan trọng của hi n t ng cộng h ởng 
 -Tòa nhà, cầu, má , khung e, ...là những h dao động có tần số riêng. Kh ng đ cho chúng ch u tác dụng của 
các lực c ởng bức, có tần số bằng tần số riêng đ tránh cộng h ởng, dao động m nh làm gã , đổ. 
 -Hộp đàn của đàn ghi ta, .. là những hộp cộng h ởng làm cho tiếng đàn nghe to, rõ 
II. CÔNG THỨC GIẢI TOÁN: 
1. Dao động tắt dần: 
a) Cho độ giảm biên độ, tính độ giảm cơ năng và ngược lại: 
Nếu cho độ giảm biên độ (tính ra %) sau thời gian t = kT 
A
a (%)
A
Su ra độ giảm c n ng sau thời gian t t ng ứng trên là 
2W 2a a (%)
W
Ng c l i, nếu cho độ giảm c n ng 
W
W
(%), ta giải ph ng trình b c 2 tìm đ c độ giảm biên độ 
A
A
 (%). 
b) Tính độ giảm biên độ dao động A 
- V trí c n bằng của v t là ở hai bên gốc O, cách O một đo n 
ms
0 0
F mg
x x
k k

   
- Độ giảm biên độ sau nửa chu kỳ 0
2
2   TA A A x 
- Độ giảm biên độ sau một chu kỳ 1 04   A A A x 
- Độ giảm biên độ sau N nửa chu kỳ dao động át 02 2 2        
mas
N N N
F mg
A A A N N A A Nx
k k

- Số nửa chu kỳ dao động cho đến lúc dừng lại: 
Khi dừng l i NA = 0  số nửa chu kỳ 
2
,
2
 
 T
A kA
k p
A mg
+ Nếu p < 5 thì số nửa chu kỳ mà v t thực hi n đ c là N k 
+ Nếu p  5 thì số nửa chu kỳ mà v t thực hi n đ c là N k 1  
- hời gian chu n động đến lúc dừng l i 
T
t N
2
 
- Quãng đường đi được cho đến lúc dừng lại: 
N ng l ng mất đi trong quá trình dao động = ng của lực ma sát 
3 
Hay W = AFms suy ra 
2
2
ms
ms
1 k.A
kA F .s s 
2 2.F
 Nếu là con lắc đ n, ta chỉ cần tha k = m.2, A = s0 = 0.l. 
- Quãng đường đi được sau N nửa chu kỳ T là: 
 T/20
A
s 2A N 2 6 .... 2 4.(N 1)
2

         hoặc 
c) Tốc độ dao động cực đại của vật: 
- Lần thứ nhất: 01 0v (A x )   
- Lần thứ N (sau N nửa chu kỳ): 0N N 0v (A x )   , NA là biên độ dao động sau N nửa chu kỳ. 
2. Để duy trì dao động: 
 N ng l ng cung cấp = N ng l ng mất đi trong một chu kỳ = Độ l n c ng của lực ma sát 
3. Dao động cưỡng bức – sự cộng hưởng. 
Đ cho h dao động v i biên độ cực đ i hoặc rung m nh nhất hoặc n c sóng sánh m nh nhất thì ả ra cộng 
h ởng dao động. Khi đó 0 0( )  f f T=T0 
V n tốc khi ả ra cộng h ởng là 
s
v
T
 
L u ý 
 con lắc lò o 0
k
m
  
 con lắc đ n 0
g
  
 con lắc v t lý 0
mgd
I
  
DẠNG 1: CÁC CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM LÍ THUYẾT