Bài giảng Vật lý đại cương 1: Chương 4 - Nguyễn Đức Cường

Bài giảng "Vật lý đại cương 1 - Chương 4: Hiện tượng dao động" cung cấp cho người học các kiến thức: Dao động điều hòa, năng lượng dao động tử điều hòa; sóng cơ học, phân loại sóng ngang, sóng dọc; sóng âm, áp suất âm, siêu âm,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Vật lý đại cương 1: Chương 4 - Nguyễn Đức Cường CHƯƠNG 4. HIỆN TƯỢNG DAO ĐỘNG Giảng viên: Nguyễn Đức Cường Trường Đại học Công nghệ - ĐHQGHN Email: cuonghd93@gmail.com Ngày 3 tháng 11 năm 2020Giảng viên: Nguyễn Đức Cường (VNU-UET) CHƯƠNG 4. HIỆN TƯỢNG DAO ĐỘNG Ngày 3 tháng 11 năm 2020 1 / 72NỘI DUNG1 DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA. NĂNG LƯỢNG DAO ĐỘNG TỬ ĐIỀU HÒA2 SÓNG CƠ HỌC, PHÂN LOẠI SÓNG NGANG, SÓNG DỌC3 SỰ TRUYỀN SÓNG TRONG MÔI TRƯỜNG ĐÀN HỒI4 SÓNG ÂM, ÁP SUẤT ÂM. SIÊU ÂM5 SỰ CHỒNG CHẬP SÓNG VÀ SÓNG DỪNG6 ÁNH SÁNG. ĐỘNG HỌC SÓNG ÁNH SÁNGGiảng viên: Nguyễn Đức Cường (VNU-UET) CHƯƠNG 4. HIỆN TƯỢNG DAO ĐỘNG Ngày 3 tháng 11 năm 2020 2 / 724.1. Dao động điều hòa. Năng lượng dao động tử điều hòa4.1.1. Dao động điều hòa Chuyển động điều hòa xảy ra khi có sự có mặt của lực hồi phục, lực này tỉ lệ thuận với độ dịch chuyển khỏi vị trí cân bằng và luôn có xu hướng kéo vật trở lại vị trí cân bằng. - Trong con lắc lò xo, lực hồi phục là lực đàn hồi: Fs = −kx. - Trong con lắc đơn, lực hồi phục là thành phần chiếu theo phương chuyển động của trọng lực. Fs = −kx = ma d 2x k = − x = −ω 2 x dt 2 m Dao động điều hòa đơn giản: gia tốc tỉ lệ thuận về độ lớn và ngược hướng với độ dịch chuyển. Giảng viên: Nguyễn Đức Cường (VNU-UET) CHƯƠNG 4. HIỆN TƯỢNG DAO ĐỘNG Ngày 3 tháng 11 năm 2020 3 / 724.1. Dao động điều hòa. Năng lượng dao động tử điều hòa4.1.1. Dao động điều hòa Phương trình dao động điều hòa: x = A cos(ωt + φ) Vận tốc và gia tốc: dx v= = −ωA sin(ωt + φ) dt dv a= = −ω 2 A cos(ωt + φ) dt 2π Chu kỳ: T = ω Tần số: 1 ω f = = , đơn vị là s −1 hay Hz T 2π Giảng viên: Nguyễn Đức Cường (VNU-UET) CHƯƠNG 4. HIỆN TƯỢNG DAO ĐỘNG Ngày 3 tháng 11 năm 2020 4 / 724.1. Dao động điều hòa. Năng lượng dao động tử điều hòa4.1.2. Năng lượng dao động tử điều hòa Động năng: 1 1 K = mv 2 = mω 2 A2 sin2 (ωt + φ) 2 2 Thế năng 1 1 U = kx 2 = mω 2 A2 cos2 (ωt + φ) 2 2 Giảng viên: Nguyễn Đức Cường (VNU-UET) CHƯƠNG 4. HIỆN TƯỢNG DAO ĐỘNG Ngày 3 tháng 11 năm 2020 5 / 724.1. Dao động điều hòa. Năng lượng dao động tử điều hòa4.1.2. Năng lượng dao động tử điều hòa Do ω 2 = k/m nên tổng năng lượng là: 1 1 E = K + U = mω 2 A2 [sin2 (ωt + φ) + cos2 (ωt + φ)] = kA2 2 2 Tổng cơ năng của dao động tử điều hòa là hằng số và tỉ lệ thuận với bình phương biên độ dao động. Biểu diễn khác của tổng cơ năng: 1 2 1 1 k 1 E = K + U = mvmax = mω 2 A2 = m A2 = kA2 2 2 2 m 2 Vận tốc tại tọa độ x: r k 2 p v =± (A − x 2 ) = ±ω A2 − x 2 m Giảng viên: Nguyễn Đức Cường (VNU-UET) CHƯƠNG 4. HIỆN TƯỢNG DAO ĐỘNG Ngày 3 tháng 11 năm 2020 6 / 724.1. Dao động điều hòa. Năng lượng dao động tử điều hòa4.1.3. Mô hình lò xo của liên kết trong phân tử(a) Nếu các nguyên tử liên kết trong phân tử không chuyển động quá xa khỏi vị trí cân bằng, hàm thế năng phụ thuộc vào khoảng cách giữa chúng tương tự như hàm thế năng của một dao động tử điều hòa. Giảng viên: Nguyễn Đức Cường (VNU-UET) CHƯƠNG 4. HIỆN TƯỢNG DAO ĐỘNG Ngày 3 tháng 11 năm 2020 7 / 724.2. Sóng cơ học. Phân loại sóng ngang, sóng dọc4.2.1. Các định nghĩa Sóng là sự lan truyền dao động trong môi trường. Tính chất của môi trường xác định tốc độ truyền sóng. Sự lan truyền dao động cơ học được gọi là sóng cơ ...