Bài giảng Vật lý A2: Chương 1

Chương 1 Dao động và sóng thuộc bài giảng Vật lý A2, cùng nắm kiến thức trong chương này thông qua việc tìm hiểu một số nội dung chính sau: dao động cơ, dao động điện từ điều hòa, dao động điện từ tắt dần, dao động điện từ cưỡng bức, tổng hợp dao động, sóng, dao động cơ điều hòa,...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Vật lý A2: Chương 1CHƯƠNG I: DAO ĐỘNG VÀ SÓNG DAO ĐỘNG CƠI. Dao động cơ điều hòaXét một con lắc lò xo gồm một quả câug nhỏ m có thể trượt không ma sát trên một thanh ngang xuyên qua tâm, đầu kia của lò xo gắn cố định.Tác dụng vào vật có lực đàn hồi: F = -kxKéo vật lệch khỏi vị trí cân bằng sau đó buông tay vật sẽ dao động mãi quanh vị trí cân bằng dưới tác dụng của lực đàn hồiPhương trình định luật II: ma = F = -kx dv d 2 x a  2 dt dt d 2x d 2x k m 2  kx hay 2  x0 dt dt m k 2 d 2x 2 đăt  0  2  0 x  0 m dtNghiệm của phương trình: x = Acos(ω0t+φ)Vận tốc của con lắc dx v   A 0 sin  0 t    dtGia tốc của con lắc dv a   A 0 cos 0 t      0 x 2 2 dtChu kỳ dao động 2 m T0   2 0 kĐộng năng của con lắc tại thời điểm t mv 2 1 Wđ   mA2 sin 2 0t    2 2Để tính thế năng tính công của F trong chuyển dời OM: x x kx 2 A   Fdx    kxdx   0 0 2Công này bằng độ giảm thế năng: kx 2 (Wt ) o  Wt   2Quy ước thế năng tại O bằng 0, vậy thế năng của con lắc kx 2 1 Wt   mA 2 sin 2  0 t    2 2Năng lượng dao động của con lắc: 1 W  Wđ  Wt  mA 2 0  const 2 2Con lắc vật lý là vật rắn khối lượng M có thể quay xungquang trục quay cố định nằm ngang tại O, gọi G là trọngtâm cách O một khoảng d OKéo vật lệch khỏi vị trí cân bằng dmột góc θ, khi con lắc dao động dưới Gtác dụng của trọng lực góc thay đổi Ftheo t F’ MgPhân tích trọng lực thành 2 thành phần:    Mg  F  F  O dMà F = Mgsinθ = Mgθ (vì θ rất nhỏ)Phương trình cơ bản của chuyển động quay: G d 2 F I  I 2   dt F’Giá trị momen bằng: Mg   OG .F   dMg.Dấu trừ vì mômen lực ngược chiều góc quay d 2 d 2 Mgd  I 2   Mgd . hay 2   0 dt dt ITrong đó tần số góc và chu kỳ dao động: Mgd I 0   T  2 I MgdCon lắc toán học: chất điểm m treo vào đầu sợi dây khônggiãn khối lượng không đáng kểI = mℓ2 ; OG = ℓ m 2  T  2  2 mg g F F’ mgII. Dao động cơ tắt dần: trong thực tế khi khảo sát dao động của hệ bao giờ cũng có lực cản. Kết quả biên độdao động giảm dần theo thời gian. Nếu lực cản Fc = - rvĐịnh luật II: F + Fc = - kx – rv = maHay: d 2 x r dx k m 2   x0 dt m dt m k 2 r đăt   0 ;  2 m m d 2x dx 2  2  0 x  0 dt 2 dtNghiệm của phương trình và tần số góc: k r2 x  Ae  t cost    ,    0   2  2  m 4m 2Lượng giảm loga: có gía trị bằng lôga tự nhiên của tỷ sốgiữa hai trị số liên tiếp của biên độ dao dộng cách nhau mộtchu kỳ δ = lneβT = βTIII. Dao động cơ cưỡng bức: Để dao động không tắt phải cung cấp cho hệ một ngoại lực biến thiên tuần hoàn theo thời gian để bù vào phần năng lượng bị mất.Ngoại lực tác dụng: Fngl = HcosΩtPhương trình định luật II: ma = -kx – rv + HcosΩt d2x dx m 2  kx  r  H cos t dt dt k 2 r đăt   0 ;  2 m m d 2x dx 2 H  2   0 x  cos t dt 2 dt mNghiệm của phương trình: x = Acos(Ωt + Φ)Trong đó: H 2 A ; tg   2 m  2 ...