DAO ĐỘNG VÀ SÓNG CƠ SÓNG ÂM VÀ SIÊU ÂM

-Dao động là một chuyển động được lặp lại nhiều lần theo thời gian-Dao động cơ điều hòa là dao động sinh ra dưới tác dụng của lực tỉ lệ với độ dịch chuyển và hướng về vị trí cân bằng-Phương trình: F = -kx = ma =md2x/dt2 md2x/dt2 + kx =0, đặt ω2 = k/m
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
DAO ĐỘNG VÀ SÓNG CƠ SÓNG ÂM VÀ SIÊU ÂM CHƯƠNG II DAO ĐỘNG VÀ SÓNG CƠ SÓNG ÂM VÀ SIÊU ÂM 1. DAO ĐỘNG VÀ SÓNG CƠ 2. SÓNG ÂM VÀ SIÊU ÂM16.09.2009 1 BÀI 1 DAO ĐỘNG VÀ SÓNG CƠ 1. DAO ĐỘNG CƠ HỌC 2. SÓNG CƠ16.09.2009 2 DAO ĐỘNG CƠ HỌC CON LẮC LÒ XO O M F O x F = -kx16.09.2009 3 DAO ĐỘNG CƠ HỌC KHÁI NIỆM VÀ PHƯƠNG TRÌNH• -Dao động là một chuyển động được lặp lại nhiều lần theo thời gian• -Dao động cơ điều hòa là dao động sinh ra dưới tác dụng của lực tỉ lệ với độ dịch chuyển và hướng về vị trí cân bằng• -Phương trình:• F = -kx = ma =md2x/dt2 md2x/dt2 + kx =0, đặt ω2 = k/m d2x/dt2 + ω2x = 0 x = Acos(ωt +α), (nghiệm của ft)16.09.2009 4 DAO ĐỘNG CƠ HỌC BIÊN ĐỘ, PHA, CHU KỲ VÀ TẦN SỐ• x = Acos(ωt +α)• Trong đó:• A- biên độ, A = lxlmax• ω- tần số góc• (ωt +α)- pha, α- pha ban đầu• T=2π/ω-chu kỳ, f=1/T=ω/2π-tần số• v = dx/dt = -Aωsin(ωt +α) - vận tốc• a = dv/dt =-Aω2cos(ωt +α) - gia tốc16.09.2009 5 DAO ĐỘNG CƠ HỌC NĂNG LƯỢNG DAO ĐỘNG• Năng lượng: W = Wđ + Wt• (Wđ)M= mv2/2 = mA2ω2sìn2(ωt +α)/2• = kA2sìn2(ωt +α)/2 (do k=mω2)• AOM = ∫Fdx (lấy từ 0 đến x) = (Wt)O– (Wt)M• = ∫-kxdx (lấy từ 0 đến x) = -kx2/2• Nếu quy ước (Wt)O = 0 thì:• (Wt)M= kx2/2=kA2cos2(ωt +α)/2• W = kA2sìn2(ωt +α)/2+ kA2cos2(ωt +α)/2• = kA2/2 = mA2ω2/2 Năng lượng của hệ được bảo tòan16.09.2009 6 DAO ĐỘNG CƠ HỌC DAO ĐỘNGTẮT DẦN• -Lực cản môi trường: Fc = -rv pt dao động: ma = F+Fc = -kx-rv md2x/dt + kx + rdx/dt = 0• -Đặt ω2 = k/m, 2β =r/m d2x/dt + 2βdx/dt + ω2x = 0• -Khi ω > β nghiệm pt có dạng:• X = Ae-βtcos(ω*t+α) là pt dao động tắt dần• - Tần số góc dđ tắt dần: ω* = (ω2 – β2)1/2• - Chu kỳ dđ tắt dần: T = 2π/(ω2 – β2)1/216.09.2009 7 DAO ĐỘNG CƠ HỌC DAO ĐỘNG CƯỠNG BƯC-CỘNG HƯỞNG• -Ngọai lực tuần hòan: Fn = Hcos(pt) pt: ma =-kx-rx+Hcos(pt) d2x/dt + 2βdx/dt + ω2x = Hcos(pt)/m• -Nghiệm của pt có dạng:• x = Bcos(pt+ φ), trong đó:• B = H/m(p2- ω2)2+4β2p2)1/2• tgφ = - 2β/(p2- ω2)• -Hiện tượng cộng hưởng:• khi p =(ω2 -2β2)1/2 (tần số góc cộng hưởng)• Bmax = H/2mβ(ω2 -β2)1/216.09.2009 8 DAO ĐỘNG CƠ HỌC HIỆN TƯỢNG CỘNG HƯỞNGNHỌN• - Bmax = H/2mβ(ω2 -β2)1/2• Khi ma sát nhỏ (r nhỏ) β = r/m giảm  Bmax tăng• -Đặc biệt khi β~0  pch ~ ωBmax rất lớn  cộng hưởng nhọn• -Ứng dụng:• -Đo tần số dòng điện (tần số kế)• -Ngăn ngừa sự phá họai vì cộng hưởng• -Chẩn đóan nghe16.09.2009 9 Sự hình thành sóng cơ trong môi trường vật chất• Môi trường đàn hồi được cấu tạo bởi các phần tử mà giữa chúng có lực liên kết.• Khi một phần tử A trong môi trường bị ngoại lực tác dụng thì phần tử này sẽ dao động. Do tương tác các phần tử bên cạnh A cũng thực hiện dao động. Hiện tượng này tiếp tục xảy ra đối với các phần tử khác trong môi trường và dao động được truyền đi. 16.09.2009 10 Khái niệm sóng cơ• Sóng cơ (sóng đàn hồi) : là những dao động cơ học lan truyền trong môi trường đàn hồi. – Khi sóng truyền đi, chỉ có dao động được truyền đi còn các phần tử trong môi trường chỉ dao động quanh vị trí cân bằng của nó. – Sóng cơ không lan truyền được trong chân không, vì ở đó không có môi trường đàn hồi. – Vật gây ra kích động được gọi là nguồn phát sóng, phương truyền sóng được gọi là tia sóng, không gian sóng truyền qua là trường sóng. 16.09.2009 11 Phân loại sóng cơ• Sóng dọc: dao động của các phần tử trong môi trường song song với phương truyền sóng. – Sóng dọc có thể tồn tại trong cả ba môi trường rắn, lỏng và khí.• Sóng ngang : dao động của các phần tử trong môi trường vuông góc với phương truyền sóng. – Sóng ngang chỉ tồn tại trong môi trường rắn. Nguyên do là trong môi trường rắn, các phân tử của môi trường liên kết với nhau rất mạnh, nên khi một lớp chuyển động trượt thì nó có khả năng làm chuyển động các lớp kế cận, còn trong chất lỏng và 16.09.2009 thì ngược lại. khí 12 SÓNG CƠ HÀM SÓNG O M v• y• -Tại điểm O: u=f(t), y = 0• -Tại điểm M ...