Bài giảng Chương 6: Dao động và sóng cơ

Bài giảng Chương 6: Dao động và sóng cơ đề cập tới khái niệm dao động, dao động cơ điều hòa (phương trình dao động, đặc trưng, sự biến thiên tuần hoàn theo thời gian, năng lượng của giao động điều hòa); dao động cưỡng bức; sóng cơ.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Chương 6: Dao động và sóng cơ1.  HiệntượngdaođộngKháiniệmdaođộngChương6DaođộngvàSóngcơ7/10/152.  Kháiniệm:Daođộnglàchuyểnđộnglặpđilặplạixungquanhmộtvịtrícốđịnhgọilàvịtrícânbằng.Kháiniệmdaođộng3.  Điềukiệnđểcódaođộng:!  Vịtrícânbằng!  Lựcđànhồi!  Quántính7/10/151.  PhươngtrìnhdaođộngDaođộngcơđiềuhòa!  Địnhluật2NewtonF = ma = md2x= −kxdt 2!  Nghiệmcủaphươngtrìnhdaođộng⇒d2x2+ ω0 x = 0dt 2ω0 =klà tần số góc của dao độngm!  Địnhnghĩadaođộngcơđiềuhòa:“DaođộngcóđộdờicủavậtthayđổituầnhoàntheothờigiandướidạnghàmSINhayCOSINsovớivịtrícânbằng”.x = A0 cos (ω0t + ϕ )7/10/157/10/152.  Đặctrưng3.  SựbiếnthiêntuầnhoàntheothờigianDaođộngcơđiềuhòaDaođộngcơđiềuhòaA0 = x max!  Biênđộdaođộng:!  Tầnsốgóccủadaođộng:ω0 > 0ω 0t + ϕ ; ϕ!  Phacủadaođộng:làphabanđầu.!dxπ$!  Vậntốc: v == ω0 A0 cos #ω0t + ϕ + &!  Giatốc: a =!  Chukỳvàtầnsố:T0 =dt(x,v,a)2ω0 A0A02%td2x2= ω0 A0 cos (ω0t + ϕ + π )2dt2πm= 2πω0kν0 ≡ f 0 =1 ω0=T0 2 π−ω0 A07/10/154.  Nănglượngcủadaođộngđiêuhòa7/10/151.  Daođộngcơcóbiênđộgiảmdầndomấtmátnănglượng,chủyếudomasátDaođộngcơđiềuhòaDaođộngcơtắtdần!!  Lựcmasát: Fms = −rv!  PhươngtrìnhdaođộngcơtắtdầnW = Wd + Wt!1122Wd = mv 2 = mω0 A0 sin 2 (ω0t + ϕ )221122Wt = kx 2 = mω0 A0 cos 2 (ω0t + ϕ )22122W = mω0 A0 !sin 2 (ω0t + ϕ ) + cos 2 (ω0t + ϕ )#$2122W = mω0 A0 = const2d2xdx= −kx − r2dtdt22d xd x r dx kdx2++ x =0 ⇒+ 2β+ ω0 x = 022m dt mdtdtdtkr2ω0 = ; 2 β = ; β đượcgọilàhệsốtắtdầnmmF = −kx − rv ⇒ m!  Nghiệmcủaphươngtrình2x = A0e − βt cos (ωt + ϕ ) ω = ω0 − β 2 ⇒ T =7/10/152π2ω0 − β 27/10/152.  Khảosát1.  Daođộngdướitácdụngcủangoạilựctuầnhoànnhằmmụcđíchbùtrừphầnnănglượngmấtmáttrongmỗichukỳgọilàdaođộngcưỡngbức2.  Lựccưỡngbứctuầnhoàn FCB = Fmax cos (Ωt )3.  PhươngtrìnhdaođộngcưỡngbứcDaođộngcơtắtdầnDaođộngcưỡngbứcxA0A0e − βtA0 cos ϕt−A0e − βtF = −kx − rv + Fmax cos Ωt = m!  Lượnggiảmloga:đạilượngđặctrưngchomứcđộgiảmnhanhhaychậmcủadaođộngtắtdần−A0δ = lnFd 2 x r dx k++ x = max cos Ωt2m dt mdtm2Fdxd x2+ 2β+ ω0 x = max cos Ωt2dtdtmA (t )A0e − βt= ln= ln e βT = β TA (t + T )A0e − β (t +T )7/10/154.  Nghiệmcủađaođộngcưỡngbứcx = x TD + x CB = A0e − βt cos (ωt + ϕ ) + A cos (Ωt + Φ)DaođộngcưỡngbứcFmaxA=m(Ω2tgΦ = −2− ω0 ) + 4 β 2 Ω2d2xdt 27/10/15Sóngcơ2 βΩ2Ω2 − ω05.  Khảo sát dao động cưỡng bức, hiện tượng cộngβ = 0.05ω0hưởngAmaxΩ0A Fmax2mω020ω − 2β2β = 0.1ω0∞AmaxFmax$$ 2mβ ω 2 − β 2#0β = 0.25ω0%&β = ω00ω0Ω7/10/157/10/151.  SựhìnhthànhsóngcơSóngcơSóngcơ7/10/151.  Sựhìnhthànhsóngcơ7/10/151.  DựavàophươngtruyềnsóngSóngcơPhânloạisóngcơ!  Sóngdọc:Phươngcủadaođộngtrùngvớiphươngtruyềnsóng!  Sóngngang:Phươngcủadaođộngvuônggócvớiphươngtruyềnsóng7/10/157/10/152.  Dựavàomặtsóng1.  Biênđộ:làđộdờicựcđạicủaphầntửmôitrườngdaođộng2.  ChukỳTlàkhoảngthờigianmàchấtđiểmmôitrườngthựchiệnmộtdaođộnghoànchỉnh3.  Tấnsốfchínhlàsốdaođộnghoànchỉnhcủaphầntửmôitrườngtrong1giây4.  Bướcsónglàquãngđườngsóngtruyềnđượctrongmộtchukỳ,hoặclàkhoảngcáchngắnnhấtgiữahaiđiểmmôitrườngcócùngphaPhânloạisóngcơĐặctrưngcủasóngcơ!  Sóngcầu:Mặtsónglàmặtcầu!  Sóngphẳngλ = vT =vf7/10/151.  Kháiniệmhàmsóng:Hàmsốthểhiệnmốiquanhệgiữaliđộdaođộngcủaphầntửmôitrườngvớitọađộkhônggianvàtọađộthờigian.2.  ThiếtlậphàmsóngHàmsóng!  GiảsửsónglantruyềntheophươngcủatrụcOy.!  Tạithờiđiểmt1sóngởvịtríy1đếnthờiđiểmt2sóngtruyềnđếnvịtríy2.!  Vậytrongkhoảngthờigian(t2át1)sóngđãtruyềnđượctrênmộtquãngđườnglà(y2áy1).!  Gọivlàvậntốctruyềncủasóngtrongmôitrườngthìtacóhệthứcsau:y2 − y1 = v (t 2 − t1 )7/10/157/10/152.  ThiếtlậphàmsóngHàmsóng!  Vậytrongquátrìnhsóngthìđốisố(t–y/v)=constlàmộtđặctrưngchoquátrìnhsóng.Quátrìnhsóngphảilàhàmcủacácbiếnkhônggianvàthờigian,vìvậytacóthểbiểudiễnsóngbằngmộthàmfnàođócủađốisố(t–y/v)!  Sóngphẳngđiềuhòa,đơnsắcy#&x (y, t ) = f $ t − !v%y$ 2πt 2πy $x (y, t ) = A cos ω % t − = A cos %−λ #v#& T&= A cos (ωt − ky )2πgọilàsốsóng!  k =λ7/10/15 ...