Bài tập Dao động tắt dần, Dao động cưỡng bức: Giải bài 1, 2, 3, 4, 5, 6 trang 21 SGK Vật lý 12 bài 4

Nội dung bài viết này các em sẽ vận dụng kiến thức lý thuyết ở trên để giải một số bài tập Dao động tắt dần, Dao động cưỡng bức: Giải bài 1, 2, 3, 4, 5, 6 trang 21 SGK Vật lý 12 bài 4, qua đó rèn luyện được kỹ năng giải bài tập đồng thời giúp ghi nhớ kiến thức lý thuyết tốt hơn.

• Lý thuyết Vật lí 12 Bài 4: Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức

* Bài 1 trang 21 SGK Vật lý 12: Nêu đặc điểm của dao động tắt dần. Nguyên nhân của nó là gì?

> Lời giải:

- Dao động tắt dần là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian, dao động tắt dần không có tính điều hòa. Nguyên nhân làm tắt dần dao động là do lực cản của môi trường. Lực cản môi trường càng lớn thì sự tắt dần càng nhanh.

* Bài 2 trang 21 SGK Vật lý 12: Nêu đặc điểm của dao động duy trì?

> Lời giải:

• Đặc điểm của dao động duy trì:

 - Là dao động tự do mà người ta đã bổ sung năng lượng cho vật sau mỗi chu kì dao động, năng lượng bổ sung đúng bằng năng lượng mất đi.

 - Quá trình bổ sung năng lượng là để duy trì dao động chứ không làm thay đổi đặc tính cấu tạo, không làm thay đổi bin độ và chu kì hay tần số dao động của hệ.

* Bài 3 trang 21 SGK Vật lý 12: Nêu đặc điểm của dao động cưỡng bức.

> Lời giải:

• Đặc điểm của dao động cưỡng bức:

 - Là dao động chịu tác dụng của ngoại lực biến thiên tuần hoàn theo thời gian F = F₀cos(ωt + φ) với F₀ là biên độ của ngoại lực.

 - Ban đầu dao động của hê là một dao động phức tạp do sự tổng hợp của dao động riêng và dao động cưỡng bức sau đó dao động riêng tắt dần vật sẽ dao động ổn định với tần số của ngoại lực.

 - Biên độ của dao động cưỡng bức tăng nếu biên độ ngoại lực (cường độ lực) tăng và ngược lại.

 - Biên độ của dao động cưỡng bức giảm nếu lực cản môi trường tăng và ngược lại.

 - Biên độ của dao động cưỡng bức tăng nếu độ chênh lệch giữa tần số của ngoại lực và tần số dao động riêng giảm.

* Bài 4 trang 21 SGK Vật lý 12: Hiện tượng cộng hưởng là gì? Nêu điều kiện để có cộng hưởng. Cho một ví dụ.

> Lời giải:

- Sự cộng hưởng là hiện tượng biên độ dao động cưỡng bức tăng nhanh đến một giá trị cực đại khi tần số f của lực cưỡng bức bằng tần số riêng của hệ f₀. Điều kiện để có cộng hưởng: f = f₀

- Ví dụ: Chiếc cầu có thể gãy, nếu đoàn người đi đều bước qua chiếc cầu có tần số cưỡng bức f bằng với tần số riêng của chiếc cầu f₀. Mỗi nhạc cụ đều có hộp cộng hưởng, để có thể dao động cộng hưởng nhiều tần số dao động khác nhau.

* Bài 5 trang 21 SGK Vật lý 12: Một con lắc dao động tắt dần. Cứ sau mỗi chu kì, biên độ giảm 3%. Phần năng lượng của con lắc bị mất đi trong một dao động toàn phần là bao nhiêu?

A. 3%        B. 9%

C. 4,5%     D. 6%

> Lời giải:

- Đáp án đúng: D. 6%

- Năng lượng trong một dao động toàn phần (một chu kì):

- Sau mỗi chu kì biên độ giảm 3%, nên năng lượng toàn phần sau mỗi chu kì:

⇒ Năng lượng bị mất trong một dao động toàn phần:

* Bài 6 trang 21 SGK Vật lý 12: Một con lắc dài 44cm được treo vào trần của một toa xe lửa. Con lắc bị kích động mỗi khi bánh của toa xe gặp chỗ nối nhau của đường ray. Hỏi tàu chạy thẳng đều với tốc độ bao nhiêu thì biên độ dao động của con lắc sẽ lớn nhất? Cho biết chiều dài của mỗi đường ray là 12,5m. Lấy g = 9,8 m/s².

A. 10,7 km/h        B. 40 km/h

C. 106 km/h         D. 45 km/h

> Lời giải:

- Đáp án đúng: B. 40 km/h

- Con lắc dao động cưỡng bức mỗi khi toa xe đi qua chỗ nối hai thanh.

- Chu kỳ dao động là chu kỳ chu kỳ của ngoại lực chính là thời gian bánh xe đi chuyển động từ khớp nối này sang khớp nối kế tiếp là:

  (trong đóL v là vận tốc của tàu, L là chiều dài của thanh)

- Con lắc dao động mạnh nhất khi chu kỳ ngoại lực bằng chu kỳ dao động riêng của con lắc: