Bài 4: Dao động tắt dần – dao động duy trì – dao động cưỡng bức – sự cộng hưởng

Qua bài học này, học sinh nắm được định nghĩa, đặc điểm của dao động tắt dần, dao động duy trì, dao động cưỡng bức, sự cộng hưởng. Qua đó học sinh có thể phân biệt, biết được sự khác và giống nhau của các dao động.

Hôm nay chúng ta tim hiểu bài số 4 của chuyên đề 1: Dao động tắt dần - Dao động duy trì - Dao động cưỡng bức - Sự cộng hưởng.

Như vậy ở những bài trước chúng ta dã tìm hiểu về dao động điều hòa, con lắc lò xo, con lắc đơn có điểm chung gì? Khi xét dao động điều hòa, dao động tuần hoàn chúng ta luôn lưu ý là bỏ qua mọi lực cản. Nhưng trên thực tế chuyển động nào cũng có ma sát → chuyển động không còn điều hòa, không còn tuần hoàn nữa.

Thực ra trong tất cả các con đường tìm sự chính xác của quan học, người ta vẫn đưa ra những trạng thái lý tưởng, và ở những chỗ có gắn thêm thực tế người ta sẽ giải quyết từ từ, chứ không thể giải quyết được liền. Và bây giờ chúng ta tập làm việc lớn từ những việc nhỏ.

1. Dao động tắt dần
+ 1 con lắc lò xo \(\rightarrow W = \frac{1}{2}kA^2\)
+ Định nghĩa: Dao động tắt dần là dao động có biên độ (năng lượng) giảm dần theo thời gian do tác dụng của lực ma sát.
+ Dao động tắt dần càng nhanh theo thứ tự các môi trường: không khí → nước → dầu →  dầu rất nhớt.

2. Dao động duy trì
+ Định nghĩa: Dao động duy trì là dao động được cung cấp phân năng lượng đúng bằng phần năng lượng mất đi sau mỗi chu kỳ (Bộ phân cung cấp năng lượng nằm bên trong hệ).
→ Dao động duy trì có: T, f, A giống như dao động điều hòa.
→ Dao động tự do: là dao động chỉ chịu tác dụng của nội lực hay T và f chỉ phụ thuộc đặc tính riêng của hệ.
→ Dao động duy trì: là sự tự dao động.

3. Dao động cưỡng bức
+ Định nghĩa: Dao động cưỡng bức là dao động chịu tác dụng của mọt ngoại lực tuần hoàn \(F = F_0 \cos \Omega t\)
F₀: Biên độ ngoại lực
\(\Omega\): tần số góc của năng lượng
+ Định nghĩa: Cộng hưởng là hiện tượng biên độ của dao động cưỡng bức đạt cực đại khi tần số của ngoại lực bằng với tần số riêng.
\(\Rightarrow \left\{\begin{matrix} (A_{CB})_{max}\\ \Omega = \omega _0 \ \ \end{matrix}\right.\) ⇒ Xảy ra cộng hưởng.