Trong chương trình vật lý THPT, Biên độ dao động là gì hẳn là một câu hỏi các bạn cần hiểu thật rõ khi bắt đầu bước vào chương Dao động. Vì vậy, hôm nay Kiến Guru xin chia sẻ đến các bạn khái niệm của Biên độ dao động và các bài toán liên quan, giúp bạn củng cố cũng như rèn luyện thêm các kiến thức về Dao động.
1. Biên độ dao động là gì?
a] Khái niệm biên độ dao động là gì?
Dao động có thể xem là sự di chuyển qua lại quanh 1 vị trí, gọi là vị trí cân bằng. Độ dịch chuyển xa nhất so với vị trí cân bằng được gọi là biên độ dao động. Tuy nhiên, để dễ theo dõi, Kiến chỉ xem xét trong các trường hợp dao động cơ.
Dao động cơ là chuyển động qua lại của một vật quanh vị trí cân bằng.
Ví dụ: chiếc thuyền nhấp nhô tại chỗ ở vị trí neo, con lắc đồng hồ di chuyển qua lại…
Hình 1: Con lắc dao động quanh vị trí cân bằng O.
Một dao động cơ có thể tuần hoàn hoặc không tuần hoàn. Nếu sau những khoảng thời gian bằng nhau, vật trở lại vị trí cũ theo hướng cũ thì gọi là dao động tuần hoàn. Tùy vào vật hay hệ vật dao động sẽ ảnh hưởng đến tính phức tạp của dao động.
Ví dụ: Con lắc đồng hồ là dao động tuần hoàn, còn chiếc thuyền nhấp nhô tại chỗ thì không được xem là dao động tuần hoàn.
Dao động tuần hoàn đơn giản nhất Kiến xin chia sẻ là dao động điều hòa.
b] Dao động điều hòa
Dao động điều hòa là dao động mà li độ của vật là một hàm dạng sin [hoặc cosin] theo thời gian [định nghĩa SGK].
Ta có phương trình dao động điều hòa: x = Acos[ωt + φ], trong đó:
+ x gọi là li độ dao động.
+ A là biên độ dao động: nó là độ lệch cực đại của vật so với vị trí cân bằng. Vì thế biên độ dao động luôn là số dương.
+ ω tần số góc [đơn vị rad/s].
+ [ωt+φ] là pha dao động tại thời điểm t, φ gọi là pha ban đầu [đơn vị rad]: khi vật chuyển động, pha dao động sẽ xác định vị trí cũng như chiều của chuyển động tại ngay thời điểm đang xét.
Chú ý: pha ban đầu φ có giá trị nằm trong khoảng từ -π tới π.
Hình 2: Đồ thị li độ theo thời gian của 1 dao động điều hòa.
Dựa trên phương trình li độ, ta có phương trình vận tốc và gia tốc:
+ v = x' = -ωAsin[ωt + φ]
+ a = v'= -ω2Acos[ωt + φ] = -ω2x
Nhận xét:
Điểm P dao động điều hòa trên một đoạn thẳng luôn luôn có thể được coi là hình chiếu của một điểm M đangchuyển động tròn đều trên một đường tròn có nhận đường kính là đoạn thẳng đã cho.
Khi xét phương trình dao động điều hòa,ta chọn trục x làm gốc để tính pha của dao động.
Hình 3: Tóm tắt một số công thức liên quan.
2. Một số câu hỏi thường gặp liên quan đến biên độ dao động là gì chọn lọc.
Câu 1: Hãy chọn đáp án đúng trong các câu sau khi nói về biên độ dao động của một dao động điều hòa. Biên độ dao động là:
A. Quãng đường vật di chuyển trong 1 chu kỳ dao động.
B. Quãng đường vật di chuyển trong nửa chu kỳ dao động
C. Độ dời lớn nhất của vật trong quá trình dao động.
D. Đoạn đường đi được trong quỹ đạo chuyển động của vật.
Hướng dẫn:
Đáp án là câu C. Vì độ dời lớn nhất chính là khoảng cách lớn nhất khi vật di chuyển so với vị trí cân bằng. Tức là vật đang ở 2 biên, biên âm và biên dương.
A. Sai: trong 1 chu kì vật đi được 4A.
B. Sai: trong nửa chu kì vật đi được 2A.
D. Sai: quãng đường di chuyển được là 2A.
Câu 2: Một vật dao động điều hoà với chu kì T, biên độ bằng 5 cm. Tính quãng đường của vật trong thời gian 2,5T:
A. 10 cm
B. 50 cm
C. 45 cm
D. 25 cm
Hướng dẫn:
Quãng đường vật đi được trong 1 chu kì là 4A, nửa chu kì là 2A. Vậy tổng cộng trong 2.5T vật đi được: 2x4A + 2A = 10A.
Chọn đáp án là B: 50cm.
Câu 3: Phương trình dao động điều hòa của một vật là: x = -5cos[10πt + π/6] cm. Chọn đáp án đúng:
A. Biên độ A = -5 cm
B. Pha ban đầu của dao động φ = π/6 [rad]
C. Chu kì T = 0,2 s
D. Li độ tại thời điểm bắt đầu x0 = 5 cm
Hướng dẫn:
A sai vì biên độ luôn dương.
B sai vì phải biến đổi thành dạng x = 5cos[π - 10πt - π/6] = 5cos[-10πt + 5π/6]
= 5cos[10πt - 5π/6]. Pha ban đầu là -5π/6
C đúng, dựa trên công thức cơ bản của chu kì.
D sai vì thế t = 0 vào công thức.
Câu 4: Độ to của âm phụ thuộc vào yếu tố nào sau đây ?
A. Tần số dao động
B. Biên độ dao động
C. Thời gian dao động
D. Tốc độ dao động.
Hướng dẫn:
Độ to của âm phụ thuộc vào biên độ dao động: biên độ dao động lớn, âm phát ra to, biên độ dao động bé, âm phát ra nhỏ.
Độ cao của âm phụ thuộc vào tần số dao động: tần số càng cao âm phát ra càng lớn và ngược lại.
Vậy chọn câu B.
Trên đây là các kiến thức tổng hợp về dao động mà Kiến chia sẻ đến các bạn, hi vọng thông qua bài viết, bạn đã tự tìm được đáp án cho câu hỏi Biên độ dao động là gì? Dao động gặp rất nhiều trong các kì thi, vì vậy các bạn nhớ ôn tập thật kỹ để tự tin xử lý các dạng bài về dao động trong lúc thi cử nhé. Mời bạn tham khảo các bài viết khác trên trang của Kiến Guru để có thêm nhiều kiến thức, chuẩn bị tốt cho kì thi THPT quốc gia sắp tới.
I. Thế nào là con lắc đơn?
1. Định nghĩa
Con lắc đơn gồm một vật nhỏ, khối lượng m, treo ở đầu của một sợi dây không dãn, khối lượng không đáng kể, dài l.
2. Vị trí cân bằng
Là vị trí mà dây treo có phương thẳng đứng.
Kéo nhẹ quả cầu cho dây treo lệch khỏi vị trí cân bằng một góc rồi thả ra, ta thấy con lắc dao động quanh vị trí cân bằng trong mặt phẳng thẳng đứng đi qua điểm treo và vị trí ban đầu của vật.
Ta hãy xét xem dao động của con lắc đơn có phải là dao động điều hòa hay không?
II. Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt động lực học
- Khảo sát dao động của con lắc đơn như hình vẽ
- Trong khi dao động, vật chịu tác dụng của trọng lực $\mathop P\limits^ \to $ và lực căng $\mathop T\limits^ \to $. Trọng lực $\mathop P\limits^ \to $ gồm $\mathop {{P_n}}\limits^ \to $ và $\mathop {{P_t}}\limits^ \to $.
Hợp lực của $\mathop T\limits^ \to $ và $\mathop {{P_n}}\limits^ \to $ là lực hướng tâm giữ cho vật chuyển động trên cung tròn.
Lực thành phần $\mathop {{P_t}}\limits^ \to $ là lực kéo về và có giá trị sau: Pt=-mgsinα.
Vậy dao động của con lắc đơn không phải là dao động điều hòa.
Nếu li độ góc α nhỏ thì sinα≈α [rad] nên lực kéo về Pt=-mgα= $mg\frac{s}{l}$.
Vậy, khi dao động nhỏ [sinα≈α [rad]], con lắc đơn dao động điều hòa theo phương trình: s=s0cos[ωt+φ].
Chu kì: $T = 2\pi.\sqrt {\frac{l}{g}} $ với s0 = lα0 là biên độ dao động.
III. Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt năng lượng
1. Động năng của con lắc đơn:
${W_đ} = \frac{1}{2}m{v^2}$
2. Thế năng của con lắc đơn ở li độ góc α:
${W_t} = mgl[1 - \cos \alpha ]$ [mốc tính thế năng ở vị trí cân bằng]
3. Cơ năng của con lắc đơn:
Cơ năng của con lắc đơn được bảo toàn nếu bỏ qua mọi ma sát:
${W_{}} = \frac{1}{2}m{v^2} + mgl[1 - \cos \alpha ]$
= hằng số
IV. Ứng dụng: xác định gia tốc rơi tự do
Đo gia tốc trọng trường trong lĩnh vực địa chất.
- lý thuyết
- trắc nghiệm
- hỏi đáp
- bài tập sgk
Hãy tham gia nhóm Học sinh Hoc24OLM
Tag: Vị Trí Cân Bằng
Vị trí cân bằng là gì?Các câu hỏi tương tự
Dao động là A. chuyển động được lặp đi lặp lại quanh một vị trí cân bằng. B. số dao động trong một giây. C. độ lệch lớn nhất của vật dao động so với vị trí cân bằng. D. sự chuyển dời vị trí của vật này so với vật khác.
Một con lắc lò xo m = 0,25 kg, k = 25 N/m đặt trên mặt phẳng nằm ngang không ma sát. Kéo quả nặng đến vị trí lò xo giãn 5 cm và buông nhẹ. Nếu chọn gốc tọa độ O trùng vị trí cân bằng [VTCB] của quả nặng, chiều dương Ox hướng theo chiều nén của lò xo. Gốc thời gian t = 0 khi vật đi qua VTCB lần đầu tiên, thì phương trình dao động của quả nặng là gì?
Một vật trong 5 phút thực hiện được 1350 dao động. Trong 1 giờ vật qua vị trí cân bằng bao nhiêu lần?
Từ những dữ liệu thu thập trên, hãy chọn từ thích hợp điền vào chỗ trống: Đầu thước lệch khỏi vị trí cân bằng càng............., biên độ dao động càng......, âm phát ra càng...........
Vật A dao động với tần số 45Hz, vật B thực hiện 1200 dao động trong 1 phú. Hỏi vật nào dao động nhanh hơn. Tính số lần vật qua vị trí cân bằng trong 1 giờ Help me
Tần số dao động làA,độ lệch lớn nhất của vật so với vị trí cân bằng khi vật dao độngB,số dao động vật thực hiện được trong thời gian bất kìC,số dao động vật thực hiện được trong 1 giây.D,số dao động vật thực hiện được trong 1 phút.
29/ Vật phát ra âm cao khi?A. Vật dao động mạnh hơn.B. Vật dao động chậm hơnC. Vật bị lệch ra khỏi vị trí cân bằng nhiều hơnD. Tần số dao động lớn.33/ Biên độ dao động của nguồn âm càng lớn thì âm phát ra càng:A. DàiB. NgắnC. NhỏD. To
Bài 1: Một đoàn tàu đang chuyển động trên đường ray từ vị trí A và phát ra âm truyền trên đường ray. Một người đang đứng đợi tàu tại vị trí B cách đó 1700m. Hỏi thời gian để âm truyền từ vị trí A của tàu tới người tại B là bao lâu nếu a] Người đó áp tai xuống sát đường ray b] Âm truyền trong không khí tới người đó Gỉa sử âm đủ to. Biết vận tốc truyền âm trong đường ray là 5100 m/s và vận tốc truyền âm trong không khí là 340 m/s Bài 2: Dây đàn ghita thực hiện một nốt La quãng 4 có tần số 440Hz. a] Dây đàn đã thực hiện bao nhiêu dao động trong thời gian 2 giây ? b] Để tạo ra âm to hơn, người nghệ sĩ cần tác động như thế nào vào dây đàn? Giải thích ? Bài 3: Trong thế giới tự nhiên thì cá heo có thể giao tiếp với nhau thông qua một âm thanh đặc biệt do chúng phát ra. Vậy tại sao con người lại ko thể nghe đc thứ âm thanh đó trực tiếp bằng tai
Người ta đo độ sâu ở một vị trí đáy biển bằng cách siêu âm âm thanh, người ta nhận thấy rằng âm được truyền từ tàu và phản xạ trở lại trong 2,4s. Độ sâu của đáy biển có độ lớn là bao nhiêu, biết vận tốc truyền âm trong nước là 1500m/s? A. 2000mB. 1800mC. 1500mD. 3000m
Xem thêm các kết quả về Vị Trí Cân Bằng
Nguồn : hoc24.vn
Nếu bài viết bị lỗi. Click vào đây để xem bài viết gốc.
Page 2
Luyện thi THPT quốc gia, luyện thi lớp 10, luyện giải bài tập, rèn luyện kỹ năng - phương pháp học tập...
-
Tác giả: suretest.vn
-
Ngày đăng: 17/06/2021
-
Xếp hạng: 4 ⭐ [ 26311 lượt đánh giá ]
-
Xếp hạng cao nhất: 5 ⭐
-
Xếp hạng thấp nhất: 3 ⭐
-
Khớp với kết quả tìm kiếm:
Page 3
Bài toán Vị trí cân bằng của vật là vị trí
A. Tọa độ của vật bằng 0
B. Tổng hợp lực tác dụng lên vật bằng 0
C. Vật không chịu tác dụng của vật nào cả
D. Trong quá trình dao động vận tốc của vật đạt cực đại
Lần chỉnh sửa cuối bởi 1 quản trị viên: 26/12/17
Là vị trí hợp lực tác dụng lên vật bằng 0.
Bài toán Vị trí cân bằng của vật là vị trí
A. Tọa độ của vật bằng 0
B. Tổng hợp lực tác dụng lên vật bằng 0
C. Vật không chịu tác dụng của vật nào cả
D. Trong quá trình dao động vận tốc của vật đạt cực đại
Chọn B.