Sự dao động của các vật diễn ra phổ biến trong cuộc sống hàng ngày như: dao động của quả lắc đồng hồ (Hình 1.1a), dao động của cánh chim ruồi để giữ cho cơ thể bay tại chỗ trong không trung khi hút mật (Hình 1.1b). Vậy dao động có đặc điểm gì và được mô tả như thế nào?
Từ một số dụng cụ đơn giản như: lò xo nhẹ, dây nhẹ không dãn, vật nặng và giá đỡ.
a) Em hãy thực hiện hai thí nghiệm sau:
– Có định một đầu của lò xo, gần vật nặng vào đầu còn lại của lò xo như Hình 1.2a. Kéo vật nặng xuống một đoạn theo phương thẳng đứng và buông nhẹ.
– Cố định một đầu của dây nhẹ không dãn, gắn vật nặng vào đầu còn lại của dây. Kéo vật nặng để dây treo lệch một góc xác định và buông nhẹ.
b) Quan sát và mô tả chuyển động của các vật, nêu điểm giống nhau về chuyển động của chúng.
Thảo luận (1)Hướng dẫn giảia) Các em tự thực hành thí nghiệm đơn giản này với các dụng cụ và hướng dẫn trên.
b) Mô tả chuyển động của các vật:
- Cả hai vật đều dao động quanh một vị trí cân bằng (VTCB) xác định: đối với con lắc lò xo thì VTCB là vị trí sau khi treo quả nặng đến khi lò xo cân bằng; đối với con lắc đơn là vị trí thấp nhất của vật (khi sợi dây có phương thẳng đứng).
- Trong quá trình dao động thì vật sẽ chuyển động qua lại quanh vị trí cân bằng đó.
- Con lắc lò xo dao động theo phương thẳng đứng.
- Con lắc đơn dao động trên một cung tròn với biên độ góc xác định.
(Trả lời bởi Mai Trung Hải Phong)
Nêu một số ví dụ về dao động tuần hoàn.
Thảo luận (1)Hướng dẫn giảiVí dụ về dao động tuần hoàn: chuyển động lên xuống của lò xo; dao động trong mạch LC; dao động của sóng điện từ, chuyển động của con lắc đồng hồ,…
(Trả lời bởi HT.Phong (9A5))
Hãy nêu một ứng dụng của dao động tuần hoàn trong cuộc sống.
Thảo luận (1)Hướng dẫn giảiTham khảo:
Ứng dụng của dao động tuần hoàn trong cuộc sống: Chuyển động của con lắc đồng hồ để đếm thời gian, khoảng thời gian con lắc đồng hồ thực hiện một dao động tuần hoàn tương đương với một chu kì, từ đó người ta tính toán để chế tạo bộ đếm thời gian, tương ứng N dao động tuần hoàn thì đồng hồ đếm được một khoảng thời gian t.
(Trả lời bởi HT.Phong (9A5))
Nêu một số ví dụ về các vật dao động tự do trong thực tế.
Thảo luận (1)Hướng dẫn giảiVí dụ các vật dao động tự do trong thực tế thường là ứng dụng của con lắc lò xo và con lắc đơn
(Trả lời bởi HT.Phong (9A5))
Nhận xét về hình dạng đồ thị tọa độ - thời gian của vật dao động trong Hình 1.4.
Thảo luận (1)Hướng dẫn giảiHình dạng đồ thị tọa độ - thời gian của vật dao động trong Hình 1.4 là đồ thị theo dạng hình cosin.
(Trả lời bởi Hà Quang Minh)
Quan sát Hình 1.5 và chỉ ra những điểm:
a) Có tọa độ dương, âm hoặc bằng 0.
b) Có khoảng cách đến vị trí cân bằng cực đại.
c) Gần nhau nhất có cùng trạng thái chuyển động.
Thảo luận (1)Hướng dẫn giảia) Các điểm G, P có tọa độ dương; điểm E, M, R có tọa độ âm; điểm F, H, N, Q có tọa độ bằng 0.
b) Các điểm E, G, M, P, R có khoảng cách đến vị trí cân bằng cực đại.
c) Các cặp điểm G và P; F và N; H và Q; E, M và R là những điểm gần nhau nhất có cùng trạng thái chuyển động.
(Trả lời bởi Hà Quang Minh)
Một con ong mật đang bay tại chỗ trong không trung (Hình 1.6), đập cánh với tần số khoảng 300 Hz. Xác định số dao động mà cánh ong mật thực hiện trong 1s và chu kì dao động của cánh ong.
Thảo luận (1)Hướng dẫn giảiCánh ong mật này thực hiện 300 dao động trong 1s
Chu kì dao động của cánh ong là: \(T=\dfrac{1}{f}=\dfrac{1}{300}=0,003s\)
(Trả lời bởi Hà Quang Minh)
Quan sát Hình 1.7, so sánh biên độ và li độ của hai dao động 1 và 2 tại mỗi thời điểm.
Thảo luận (1)Hướng dẫn giảiHai dao động có cùng biên độ.
Ở cùng một thời điểm khi dao động 1 ở vị trí cân bằng thì dao động 2 ở vị trí bên và ngược lại.
(Trả lời bởi Hà Quang Minh)
Dựa vào dữ kiện trong câu Thảo luận 6, xác định tần số góc khi ong đập cánh. Xem biên độ dao động của cánh ong là không đổi.
Thảo luận (1)Hướng dẫn giảiTần số góc khi ong đập cánh là:
\(\omega=2\pi f=2\pi\cdot300=600\pi\left(rad/s\right)\)
(Trả lời bởi HT.Phong (9A5))