Lý thuyết Vật lý Lớp 12 - Bài 1: Dao động điều hòa

Nội dung text: Lý thuyết Vật lý Lớp 12 - Bài 1: Dao động điều hòa

1. Bài 1. DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA I. DAO ĐỘNG CƠ 1. Thế nào là dao động cơ Chuyển động có giới hạn trong không gian, được lập đi lặp lại quanh một vị trí đặc biệt, gọi là vị trí cân bằng. 2. Dao động tuần hoàn Dao động tuần hoàn là dao động mà trạng thái dao động của vật được lặp lại như cũ sau những khoảng thời gian bằng nhau. Khoảng thời gian bằng nhau đó gọi là chu kỳ. II. PHƯƠNG TRÌNH CỦA DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA 1. Định nghĩa: Dao động điều hòa là dao động trong đó li độ của vật là một hàm cosin (hay sin) của thời gian 2. Phương trình: x = Acos(t + ) = Asin(t + + ) 2 Trong đó x: li độ, là tọa độ của vật tính từ vị trí cân bằng (cm;m) A>0: biên độ dao động (li độ cực đại) (cm; m) (t + ): pha của dao động tại thời điểm t (rad) : pha ban đầu (rad)  >0: tần số góc (rad/s) ; A,  , là hằng số. * Chú ý: Một chất điểm dao động điều hòa trên một đoạn thẳng có thể coi là hình chiếu của một chất điểm tương ứng chuyển động tròn đều lên đường kính là đoạn thẳng đó (tốc độ góc của chất điểm chuyển động tròn đều có giá trị bằng tần số góc  ). III. CHU KỲ, TẦN SỐ VÀ TẦN SỐ GÓC CỦA DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA. 1. Chu kỳ T (s) - Khoảng thời gian để vật thực hiện được một dao động toàn phần. - Chu kỳ cũng là khoảng thời gian ngắn nhất mà vật trở về vị trí cũ và chuyển động theo hướng cũ (tức là trạng thái cũ). 2 T  1  2. Tần số f (Hz hay s-1) : Số dao động toàn phần thực hiện được trong một giây. f T 2 2 3. Tần số góc (rad/s) .  2 f T IV. VẬN TỐC, GIA TỐC CỦA VẬT DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA. 1. Vận tốc: v = x’ = - Asin(t + ) = Acos(t + + ) 2 Ở vị trí biên : x = ± A ; v = 0 Ở vị trí cân bằng : x = 0 ; |vmax |= A v 2 Liên hệ v và x : x 2 A 2 2 2. Gia tốc: a = v’ = x” = - 2Acos(t + ) Ở vị trí biên : a 2A max Ở vị trí cân bằng: a = 0 2 Liên hệ a và x : a = -  x a luôn hướng về vị trí cân bằng, a ngược dấu với x * Chú ý: v nhanh pha so với x; a nhanh pha so với v; a và x ngược pha nhau. 2 2 V. ĐỒ THỊ CỦA DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA. * Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của x, v, a vào t là một đường hình sin. * x, v, a biến thiên điều hòa cùng một chu kỳ T, có cùng tần số f.