Giáo án ôn thi tốt nghiệp Vật Lý 12 - Cơ dao động điều hoà - Sóng cơ Dao động cơ học - Dao động điều hoà
1. Dao động tuần hoàn và dao động điều hoà. Con lắc lò xo:
+/ Định nghĩa dao động: - Định nghĩa: là cđ có giới hạn trong không gian , lặp đi lặp lại trong
không gian quanh một vị trí cân bằng
-Vị trí cân bằng : là vị trí hợp lực tác dụng lên vật dao động bằng
không
+/ Dao động tuần hoàn:
- Đn: là dao động mà trạng thái cđ của vật đợc lặp đi lặp lai nh cũ
sau những khoảng thời gian bằng nhau
+/ Chu kỳ dao động: - Chu kỳ dđ tuần hoàn: là khoảng thời gian ngắn nhất để trạng thái
dđ lặp lại nh cũ: T =
2

/

= 2

m
k

+/ Tần số dao động:
+/ Con lắc lò xo. Dao động điều hoà:
+ Con lắc lò xo: Là một hệ thống gồm một vật nặng có khối lợng m và một lò xo khối lợng
không đáng kể, có độ cứng k, một đầu gắn cố định, một đầu gắn vào vật nặng khối lợng m
- Phơng trình dao động của vật dao động điều hoà:
x = A.sin(

t +


) : gọi là pha của dđ, là đại lợng trung gian cho phép ta xđ vị trí của vật tại thời
điểm bất kỳ.


: gọi là vận tốc góc ,là đại lợng trung gian cho phép ta xđ ckỳ , tần số của dđ
+/Dao động tự do:
2. Vận tốc và gia tốc trong dao động điều hoà:
+Phơng trình dao động : x = A.cos(

t +

)
+ Vận tốc : x=v = -A

sin(

t +

)
+ Gia tốc: x= v= - A

2
.cos(

t +

) = -

2


= ma hay ma = - mg
l
s
hay a = -
l
g
.s hay s = -

2
s (

2
=
l
g
)
hay s +

2
s =0 (6) chứng tỏ vật dđ điều hoà s = S
0
sin(

t +

) (7)

1
Giáo án ôn thi tốt nghiệp Vật Lý 12 - Cơ dao động điều hoà - Sóng cơ

đ
tăng dần , E
t
giảm dần.
b/ Sự bảo toàn cơ năng trong dao động điều hòa:
- Ta khảo sát định lợng quá trình biến đổi năng lợng trong dao động của CLLX:
+ Động năng của hòn bi :
E
đ
=
1
2
mv
2
với v =
w
Asin(
w
t+
2
p
) Ta sẽ có: E
đ
=
1
2
m
w
2
A

t+
2
p
) (4-2)
Cơ năng của hòn bi là :
E = E
đ
+ E
t
hay viết đợc E =
1
2
m
w
2
A
2
sin
2
(
w
t+
2
p
) +
1
2
m
w
2

2
p
)] hay E =
1
2
m
w
2
A
2
=
1
2
kA

(4-3)
KL : (SGK)
-Ta viết lại biểu thức động năng và thế năng của CLLX :
E
đ
= Ecos
2
(
w
t+
2
p
) E
t
= E sin

1
= A
1
cos(

t +

1
) x
2
= A
2
cos(

t +

2
)
- Với CL1 :

1
=
2


x
1
= A
1
.cos(


2
) = 1

2
Giáo án ôn thi tốt nghiệp Vật Lý 12 - Cơ dao động điều hoà - Sóng cơ<=>

4
T
+

2
=
2



2
= -

4
T
+
2

hay


2
) =

1
-

2
=


- Độ lệch pha:

1
-

2
=

+ Khi


>0 dđ 1 sớm pha hơn dđ 2
+ Khi


<o DĐ 1chậ pha hơn DĐ 2
+Khi

) vuộng góc với trục xx tại O .Vẽ A =A tạo với trục (

) góc

A = OM
0
+ Tại thời điểm bất kỳ A =OM . hình chiếu của M xuống xx là P:
x = OP = Acos(

t +

) là một dao động điêù hoà
6. Sự tổng hợp dao động:
a/Sự tổng hợp hai dao động điều hoà cùng phơng cùng tần số:
- Giả sử có một vật tham gia đồng thời hai dao động điều hoà cùng phơng, cùng tần số

, có
biên độ A
1
,A
2
và fa ban đầu

1
,

2
khác nhau :
x
1

)
- Xét tam giác OMM
2
ta có : OM
2
= M
2
O
2
+ M
2
M
2
- 2OM
2
.M
2
M.cosOM
2
M hay
A
2
= A
1
2
+ A
2
2
- 2A
1

+A
2
2
+ 2A
1
A
2
cos(

2
-


1
)
*/ Pha ban đầu

: tg

=
==
''
'
OP
OP
OP
MP


2


thì cos(

2
-


1
) = 1, biên độ d.đ.t.h lớn
nhất A = A
1
+ A
2
.
- Nếu các dao động thành phần ngợc pha (

2
-


1
) = (2n +1)

thì cos(

2
-


1

lên.
+/ Thời điểm t =
4
1
T : pha dao động ở A ở thời điểm t = 0 đã truyền tới B, và vào các thời
điểm t =
2
1
T, t =
3
1
T, t = T thì pha dao động lần lợt truyền tới C,D,E. Pha d.đ đi theo phơng
ngang,còn các phần tử vật chất dao động theo phơng thẳng đứng.
- Khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất mà dao động cùng pha gọi là một bớc sóng. Ký
hiệu :

.
Vậy những điểm cách nhau một số nguyên lần bớc sóng thì dao động cùng pha, còn những
điểm cách nhau một số lẻ nửa bớc sóng trên phơng truyền thì dao động ngợc pha.
3/ Chu kỳ, tần số và vận tốc sóng :
- Tại mọi điểm mà sóng truyền qua, các phần tử vật chất dao động cùng một chu kỳ và bằng
chu kỳ dao động T của nguồn sóng. Chu kỳ chung đó gọi là chu kỳ sóng.
- Nghịch đảo của chu kỳ f =
T
1
gọi là tần số sóng.
- Sau một chu kỳdao động thì pha của d.đ truyền đi đợc quãng đờng bằng độ dài của bớc
sóng.Vậy bớc sóng là quãng đờng sóng truyền đi đợc trong một chu kỳ dao động của sóng.
- Vận tốc truyền fa dao động : vận tốc sóng.


- sóng âm truyền đợc qua mọi môi trờng rắn, lỏng, khí
- Những sóng cơ có tần số lớn hơn 20.000:HZ sống siêu âm
- Còn những sóng có tần số nhỏ hơn 16HZ : sống hạ âm
+ Cách cảm thụ âm nh vậy phụ thuộc vào đặc vật lý và đặc tính sinh lý của â
2/Sự truyền âm .Vận tốc âm
- Vận tốc truyền âm phụ thuộc vào tính đàn hồi và mật độ môi trờng mà sóng truyền qua
- sóng âm không truyền đợc trong môi trờng chân không
3/Độ to của âm
- Là một trong ba đặc tính sinh lý cuả âm ( độ cao , độ to và âm sắc của âm )
- Độ cao của âm có nguồn gốc là tần số âm. Mỗi âm có một tần số nhất định kích thích một số
đầu dây thần kinh nhất định gây ra cảm giác âm nhất định
- Những âm gây ra cảm giác dễ chịu, êm ái : gọi là nhạc âm .Nhạc âm có tần số hoàn toàn xác
định
- Những âm không có tần số xác định là tổng kợp của nhiều dao động có tần số và biên biên
độ khác nhau:tạp âm
- Âm có tần số thấp , nhỏ: âm thấp hoặc âm trầm , Âm có tần số lớn : âm cao hoặc âm thanh
4/Âm sắc:
-Âm sắc là một đặc tính sinh lý của âm, đợc hình thành trên cơ sở các đặc tính vật lý của âm là
tần số và biên độ
- Mỗi ngời,mỗi dụng cụ nhạc âm hoặc nguồn âm đêù phát ra những âm có sắc thái khác
nhau mà ta có thể nhận biết và phân biệt đợc. Đặc tính đó của âm gọi là âm sắc
- Một dụng cụ âm nhạc khi phát ra âm có tần số f
1
thì đồng thời cũng phát ra những âm có tần
số f
2
=2f
1
,f
3

- Trong thực tế thờng dùng công thức : L(dB) = 10lg
I
I
0
( 13.2)
- Khi L = 1(dB) thì I = 1,26I
o
: Đó là mức cờng độ âm nhỏ nhất mà tai còn có thể phân biệt.

5
Giáo án ôn thi tốt nghiệp Vật Lý 12 - Cơ dao động điều hoà - Sóng cơ6/ Độ to của âm :
- Muốn gâycảm giac âm thì cờng độ âm phải lớn hơn một gia trị nào đó gọi là ngỡng nghe.
- Do đặc tính sinh lý của tai ngời nghe mà ngỡng nghe thay đổi tuỳ theo tần số âm.
- Với các âm cótần số từ 1000Hz- 5000Hz, ngỡng nghe khoảng 10
-12
W/m
2
, với tần số 50Hz ng-
ỡng nghe gấp 10
5
lần.Vậy âm lợng đối vói tai không trùng với cờng độ âm.
- Tai con ngời nghe âm cao thính hơn âm trầm,thính nhất với những âm trong miền 1000Hz-
5000Hz.
- Nếu cờng độ âm đạt tới 10W/m
2
với mọi tần số, sóng âm gây ra cảm giác đau đớn nhức nhối
trong tai,giá trị đó của cờng độ âm gọi là ngỡng đau.

M :
- Gọi v là vận tốc truyền sóng từ A

M : v = d
1
/t

thời gian truyền sóng từ A

M là d
1
/v.
- dao động tại M vào thời điểm t cùng pha với dao động tai A vào thời điểm (t- d
1
/v). Vậy ph-
ơng trình dao động tại M từ A truyền tới có dạng : u
A
= a
M
cos

(t-
v
d
1
) = a
M
cos(

t -

dd
v
21
=


=
v

d ( 4)
d
=
dd
21

(5) hiệu đờng đi của hai sóng

6
Giáo án ôn thi tốt nghiệp Vật Lý 12 - Cơ dao động điều hoà - Sóng cơ- Mặt khác

=


2
và v =
d


- Định nghĩa hiện tợng giao thoa: SGK)
3/ Sóng dừng:
- Những điểm cách nhau một số nguyên lần bớc sóng luôn đứng yên không dao động : gọi là
các nút
- Những điểm cách nhau một số nửa bớc sóng dao động với biên độ lớn nhất so với các điểm
khác:Gọi là các bụng
- Vị trí của các nút và các bụng là cố định
- Khoảng cách giữa hai nút hoặc hai bụng liên tiếp đều bằng 1/2 lần bớc sóng (
2
1

)
- Sóng có các nút và các bụng cố định trong không gian gọi là sóng dừng
- ứ ng dụng : dùng sóng để xác định vận tốc khi biết

và f.

7