Trường THPT CheGueVaRa Tổ vật lý
CHƯƠNGI. DAO ĐỘNG CƠ
A. LÝ THUYẾT.
1. DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ
* Dao động cơ, dao động tuần hoàn
+ Dao động cơ là chuyển động qua lại của vật quanh 1 vò trí cân bằng.
+ Dao động tuần hoàn là dao động mà sau những khoảng thời gian bằng nhau, gọi là chu kì, vật trở lại vò trí
cũ theo hướng cũ.
* Dao động điều hòa
+ Dao động điều hòa là dao động trong đó li độ của vật là một hàm côsin (hay sin) của thời gian.
+ Phương trình dao động: x = Acos(ωt + ϕ)
Trong đó: A là biên độ dao động (A > 0); đơn vò m, cm; đó là li độ cực đại của vật. (ωt + ϕ) là pha của dao
động tại thời điểm t; đơn vò rad; ϕ là pha ban đầu của dao động; đơn vò rad.
+ Điểm P dao động điều hòa trên một đoạn thẳng luôn luôn có thể dược coi là hình chiếu của một điểm M
chuyển động tròn đều trên đường kính là đoạn thẳng đó.
* Chu kỳ, tần số và tần số góc của dao động điều hoà
+ Chu kì (kí hiệu T) của dao động điều hòa là khoảng thời gian để thực hiện một dao động toàn phần; đơn vò
giây (s).
+ Tần số (kí hiệu f) của dao động điều hòa là số dao động toàn phần thực hiện được trong một giây; đơn vò
héc (Hz).
+ ω trong phương trình x = Acos(ωt + ϕ) được gọi là tần số góc của dao động điều hòa; đơn vị rad/s.
+ Liên hệ giữa ω, T và f: ω =
T
π
2
= 2πf.
* Vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hoà
+ Vận tốc là đạo hàm bậc nhất của li độ theo thời gian:
v = x' = - ωAsin(ωt + ϕ) = ωAsin(-ωt - ϕ) = ωAcos(ωt + ϕ +
2
π

vật nặng khối lượng m được đặt theo phương ngang hoặc treo thẳng đứng.
+ Con lắc lò xo là một hệ dao động điều hòa.
+ Phương trình dao động: x = Acos(ωt + ϕ).
1
Trường THPT CheGueVaRa Tổ vật lý
+ Với: ω =
m
k
; A =
2
0
2
0






+
ω
v
x
; ϕ xác đònh theo phương trình cosϕ =
A
x
o
(lấy nghiệm (-) nếu v
o
> 0; lấy

=
2
1
kx
2
=
2
1
k A
2
cos
2
(ωt + ϕ)
Động năng và thế năng của vật dao động điều hòa biến thiên điều hoà với tần số góc ω’ = 2ω, tần số f’ =
2f và chu kì T’ =
2
T
.
+ Cơ năng: W = W
t
+ W
đ
=
2
1
k A
2
=
2
1

2
1
l
g
; ω =
l
g
.
+ Lực kéo về khi biên độ góc nhỏ: F = -
s
l
mg
+ Xác đònh gia tốc rơi tự do nhờ con lắc đơn : g =
2
2
4
T
l
π
.
+ Chu kì dao động của con lắc đơn phụ thuộc độ cao, vó độ đòa lí và nhiệt độ môi trường.
* Năng lượng của con lắc đơn
+ Động năng : W
đ
=
2
1
mv
2


P
+
→
F
2
Trường THPT CheGueVaRa Tổ vật lý
+ Gia tốc rơi tự do biểu kiến :
→
'g
=
→
g
+
m
F
→
. Khi đó: T = 2π
'g
l
.
+ Các trường hợp đặc biệt:
→
F
có phương ngang thì g’ =
22
)(
m
F
g
+

+ Dao động chòu tác dụng của một ngoại lực cưởng bức tuần hoàn gọi là dao động cưởng bức.
+ Dao động cưởng bức có biên độ không đổi và có tần số bằng tần số lực cưởng bức.
+ Biên độ của dao động cưởng bức phụ thuộc vào biên độ của lực cưởng bức, vào lực cản trong hệ và vào sự
chênh lệch giữa tần số cưởng bức f và tần số riêng f
o
của hệ. Biên độ của lực cưởng bức càng lớn, lực cản
càng nhỏ và sự chênh lệch giữa f và f
o
càng ít thì biên độ của dao động cưởng bức càng lớn.
* Cộng hưởng
+ Hiện tượng biên độ của dao động cưởng bức tăng dần lên đến giá trò cực đại khi tần số f của lực cưởng bức
tiến đến bằng tần số riêng f
o
của hệ dao động gọi là hiện tượng cộng hưởng.
+ Điều kiện f = f
0
gọi là điều kiện cộng hưởng.
+ Đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của biên độ vào tần số cưởng bức gọi là đồ thò cộng hưởng. Nó càng
nhọn khi lực cản của môi trường càng nhỏ.
+ Tầm quan trọng của hiện tượng cộng hưởng:
Những hệ dao động như tòa nhà, cầu, bệ máy, khung xe, ... đều có tần số riêng. Phải cẩn thậïn không để
cho các hệ ấy chòu tác dụng của các lực cưởng bức mạnh, có tần số bằng tần số riêng để tránh sự cộng hưởng,
gây dao động mạnh làm gãy, đổ.
Hộp đàn của đàn ghi ta, viôlon, ... là những hộp cộng hưởng với nhiều tần số khác nhau của dây đàn làm
cho tiếng đàn nghe to, rỏ.
5. TỔNG HP CÁC DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ
3
Trường THPT CheGueVaRa Tổ vật lý
+ Mỗi dao đông điều hòa được biểu diễn bằng một véc tơ quay. Véc tơ này có góc
tại góc tọa độ của trục Ox, có độ dài bằng biên độ dao động A, hợp với trục Ox một

+ 2
A
1
A
2
cos (ϕ
2
- ϕ
1
)
tanϕ =
2211
2211
coscos
sinsin
ϕϕ
ϕϕ
AA
AA
+
+
Biên độ và pha ban đầu của dao động tổng hợp phụ thuộc vào biên độ và pha ban đầu của các dao động
thành phần.
+ Khi hai dao động thành phần cùng pha (ϕ
2
- ϕ
1
= 2kπ) thì dao động tổng hợp có biên độ cực đại: A = A
1
+ A

Gia tốc: a = v’ = - ω
2
Acos(ωt + ϕ) = - ω
2
x.
Gia tốc a ngược pha với li độ (sớm pha
2
π
so với vận tốc).
Liên hệ tần số góc, chu kì và tần số: ω =
T
π
2
= 2πf.
Liên hệ giữa li độ, biên độ vận tốc và tần số góc của dao động điều hòa tại cùng một thời điểm : A
2
= x
2
+
2






ω
v
.
Trong 1 chu kỳ vật dao động điều hoà đi được quãng đường 4A. Quỹ đạo của vật dao động điều hoà có chiều

> 0; lấy nghiệm "+" khi v
o
< 0) ; (với x
o
và
v
o
là li độ và vận tốc tại thời điểm ban đầu t = 0).
Thế năng: W
t
=
2
1
kx
2
=
2
1
kA
2
cos
2
(ω + ϕ).
Động năng: W
đ
=
2
1
mv
2

1
kx
2
+
2
1
mv
2
=
2
1
kA
2
=
2
1
mω
2
A
2
.
Lực đàn hồi của lò xo: F = k(l – l
o
) = k∆l.
Con lắc lò xo treo thẳng đứng: ∆l
o
=
k
mg
; ω =

= k(∆l
o
– A) nếu A < ∆l
o
.
Lực kéo về: F = - kx. Với con lắc lò xo nằm ngang thì lực kéo về là lực đàn hồi. Với con lắc lò xo treo thẳng
đứng thì lực kéo về là hợp lực của lực đàn hồi và trọng lực tác dụng lên vật nặng.
Lò xo ghép nối tiếp:
...
111
21
++=
kkk
. Độ cứng giảm, tần số giảm. Lò xo ghép song song : k = k
1
+ k
2
+ ... .
Độ cứng tăng, tần số tăng.
Phương trình dao động của con lắc đơn:
s = S
o
cos(ωt + ϕ) hay α = α
o
cos(ωt + ϕ); với s = α.l ; S
o
= α
o
.l (α


2
.
Thế năng và động năng của con lắc đơn biến thiên điều hoà với tần số góc ω’ = 2ω, tần số f’ = 2f và với chu
kì T’ =
2
T
.
Cơ năng : W = W
đ
+ W
t
= mgl(1 - cosα
o
) =
2
1
mgl
2
o
α
.
Gia tốc rơi tự do trên mặt đất, ở độ cao h so với mặt đất:
g =
2
R
GM
; g
h
=
2

) thì
x = x
1
+ x
2
= Acos(ωt + ϕ) với A và ϕ được xác đònh bởi:
A
2
= A
1
2
+ A
2
2
+ 2 A
1
A
2
cos (ϕ
2
- ϕ
1
); tanϕ =
2211
2211
coscos
sinsin
ϕϕ
ϕϕ
AA

5
Trường THPT CheGueVaRa Tổ vật lý
II. SÓNG CƠ VÀ SÓNG ÂM
A. LÝ THUYẾT
6. SÓNG CƠ VÀ SỰ TRUYỀN SÓNG CƠ
* Sóng cơ
+ Sóng cơ là dao động cơ lan truyền trong môi trường vật chất.
+ Sóng ngang là sóng trong đó các phần tử của môi trường dao động theo phương vuông góc với phương
truyền sóng.
Trừ trường hợp sóng mặt nước, sóng ngang chỉ truyền được trong chất rắn.
+ Sóng dọc là sóng trong đó các phần tử của môi trường dao động theo phương trùng với phương truyền sóng.
Sóng dọc truyền được cả trong chất khí, chất lỏng và chất rắn.
Sóng cơ không truyền được trong chân không.
+ Bước sóng λ: là khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng dao động cùng pha.
Bước sóng cũng là quãng đường sóng lan truyền trong một chu kỳ: λ = vT =
f
v
.
+ Khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng mà dao động ngược pha là
2
λ
.
+ Năng lượng sóng: sóng truyền dao động cho các phần tử của môi trường, nghóa là truyền cho chúng năng
lượng. Quá trình truyền sóng là quá trình truyền năng lượng.
* Phương trình sóng
Nếu phương trình sóng tại nguồn O là u
O
= A
O
cos(ωt + ϕ) thì phương trình sóng tại M trên phương truyền

1
M = d
1
; S
2
M = d
2
) là tổng hợp hai sóng từ S
1
và S
2
truyền tới sẽ có phương trình là:
u
M
= 2Acos
λ
π
)(
12
dd
−
cos(ωt -
λ
π
)(
12
dd
+
)
+ Cực đại giao thoa nằm tại các điểm có hiệu đường đi của hai sóng tới đó bằng một số nguyên lần bước