Bài 4: Dao động tắt dần – dao động duy trì – dao động cưỡng bức – sự cộng hưởng

Hôm nay chúng ta sẽ khám phá bài số 4 của chuyên đề 1: Dao động tắt dần – Dao động duy trì – Dao động cưỡng bức – Sự cộng hưởng. Như đã được biết từ những bài trước, chúng ta đã tìm hiểu về dao động điều hòa, con lắc lò xo và con lắc đơn. Nhưng chúng có điểm chung gì? Khi xét về dao động điều hòa và dao động tuần hoàn, chúng ta luôn lưu ý bỏ qua mọi lực cản. Tuy nhiên, trong thực tế, mỗi chuyển động đều gặp phải ma sát và không còn điều hòa hay tuần hoàn nữa.

Trên con đường tìm hiểu sự chính xác của quan học, chúng ta luôn dựa vào những trạng thái lý tưởng và giải quyết từng bước một với những thực tế hơn thay vì giải quyết ngay lập tức. Bây giờ, chúng ta sẽ tập trung vào những việc nhỏ để đạt được mục tiêu lớn.

1. Dao động tắt dần

  • Một con lắc lò xo (đường mũi tên W = frac{1}{2}kA^2)
  • Định nghĩa: Dao động tắt dần là dao động có biên độ (năng lượng) giảm dần theo thời gian do tác động của lực ma sát.
  • Tốc độ tắt dần càng nhanh theo thứ tự các môi trường: không khí → nước → dầu → dầu rất nhớt.

2. Dao động duy trì

  • Định nghĩa: Dao động duy trì là dao động được cung cấp năng lượng đúng bằng phần năng lượng mất đi sau mỗi chu kỳ (bộ phận cung cấp nằm bên trong hệ).
  • Dao động duy trì có các yếu tố: T, f, A giống như dao động điều hòa.
  • Dao động tự do: là dao động chỉ chịu tác động của nội lực, tức là T và f chỉ phụ thuộc vào đặc tính riêng của hệ.
  • Dao động duy trì: là sự tự dao động.

3. Dao động cưỡng bức

  • Định nghĩa: Dao động cưỡng bức là dao động chịu tác động của một ngoại lực tuần hoàn (F = F_0 cos Omega t) với F_0 là biên độ ngoại lực và Omega là tần số góc của năng lượng.
  • Cộng hưởng là hiện tượng biên độ của dao động cưỡng bức đạt cực đại khi tần số của ngoại lực bằng với tần số riêng của dao động (có thể ký hiệu là (A{CB}){text{max}} Omega = omega _0). Khi điều này xảy ra, chúng ta có hiện tượng cộng hưởng.