Bài giảng Vật lý đại cương A2 - Chương II: Dao động - Sóng

Bài giảng Vật lý đại cương A2 - Chương II: Dao động - Sóng có nội dung trình bày về: dao động cơ điều hòa, con lắc vật lý, dao động cơ tắt dần, dao động cơ cưỡng bức, dao động điện từ, sóng cơ trong môi trường đàn hồi, hàm sóng,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết bài giảng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Vật lý đại cương A2 - Chương II: Dao động - Sóng CHƯƠNG IIDAO ĐỘNG -SÓNG A. DAO ĐỘNGI. Dao động cơ điều hòa L O x1. DĐĐH của con lắc lò xo: M x x F  m a   kx 2 2 d x d x 2  m 2   kx  2  o x  0 dt dt k 0  mNghiệm của nó là: x  A0 cos 0t    A0 ,  là các hằng số phụ thuộc các điều kiệnban đầu.Chu kỳ dao động: 2 m T0   2 0 k• Vận tốc và gia tốc của CLLX DĐ ĐH: v  x   A0 0 sin(0t   ) 2 2 a  v  x   A0 cos(0t   )   x 0 0 vmax  A00  2 amax  0 A0  2 2 2 2 v  0 ( A0  x )• Năng lượng DĐĐH: W = Wđ + Wt 2 mv 1 2 2 2 Wd   m0 A0 sin 0t    2 2• Nếu qui ước thế năng tại vị trí cân bằng bằng 0 thì: 0 1 2 1 2 2 Wt   kxdx  kx  kA0 cos (0t   ) x 2 2 1• Vậy: W  kA02 : Cơ năng được bảo toàn 22. Con lắc vật lý Con lắc vật lý là một vật rắn khối lượng m, có thể quay xung quanh một trục cố định nằm 0 ngang. 2 d M  I    Pt .OG  I 2 G dt Pt  mg sin   mg 0’ d 2 d 2 2 mgl + mgl  I 2  2  o   0 0  dt dt I I là momen quán tính của vật rắn đối với trục quay, l = OG là khoảng cách từ trục quay đến trọng tâm G của vật rắnVậy khi góc α nhỏ con lắc vật lý dao động điềuhoà với chu kỳ 2 I T  2 o mglĐối với con lắc đơn thì : I = ml2 nên : mgl mgl g 0   2  I ml l l  T  2 g Ví dụ:1) Xác định chu kỳ của con lắc vật lý, được cấu tạo bằng một thanh đồng chất chiều dài L = 30cm. Điểm treo của con lắc cách trọng tâm một khoảng x = 30cm.1) I T  2 mgx 1 2 2 I  ml  mx 12 1 2 2 l x  T  2 12  0,84s gx2) Một thanh đồng chất có độ dài lthực hiện dao động nhỏ xung quanhmột trục nằm ngang OO’, vuông gócvới thanh và đi qua một trong các điểmcủa nó. Tìm khoảng cách giữa tâmquán tính của thanh và trục OO’, khichu kỳ dao động là nhỏ nhất. Chu kỳđó bằng bao nhiêu?2) I 1 2 T  2 ; I  ml  mx 2 mgx 12 1 2 2 l x 2 2 12 l  12 x  T  2  2 gx 12 gx 2 2Tmin khi: d  l  12 x  l  0 x  dx  12 gx  2 3 l Tmin  2 g 3 Bài tập:1) Một con lắc vật lý thực hiện dao động bé xung quanh một trục nằm ngang với tần số 1  15 rad / s . Nếu gắn vào nó một vật nhỏ có khối lượng m = 50g ở phía dưới trục và cách trục một khoảng l = 20cm, thì tần số dao động thành 2  10 rad / s Tìm momen quán tính của con lắc này đối với trục dao động. 2 ĐS: 2 1  g / l 4 2 I  ml 2 2  8.10 kg.m   1 2Ta có: Mgx I 2 1  x 1 I Mg x là khoảng cách từ khối tâm của con lắc đến trục quay Khi gắn vật khối lượng m vào con lắc, PT vi phân của dao động điều hòa của con lắc: 2 d  Mgx  mgl   I  ml  22 dt 2 d  g ( Mx  ml ) 2  2  0 dt I  ml 2 g ( Mx  ml ) g (( I / g )  ml ) 1 2  2  2 I  ml I  ml 2 2 I 1  mgl 2  2  I  ml 2 2 ml (2  g / l ) 4 2I 2 2  8 ...