Hãy cùng FPT SkillKing tìm hiểu về các công thức dao động điều hòa để hiểu rõ hơn về chủ đề này nhé!
Nội dung
Khái niệm dao động điều hòa
Dao động cơ
- Một vật chuyển động qua lại quanh một vị trí cân bằng được gọi là dao động cơ.
- Dao động tuần hoàn là dao động cơ mà trạng thái của vật được lặp lại y như cũ trong một khoảng thời gian xác định bằng nhau.
Dao động điều hòa là gì?
- Một dao động tuần hoàn chuyển động qua lại quanh một vị trí cân bằng là dao động điều hòa.
- Vật dao động điều hòa chuyển động qua lại quanh một vị trí cân bằng.
Ví dụ:
- Chuyển động của con thuyền nhấp nhô trên mặt nước tại chỗ neo thuyền, chuyển động của bông hoa khi có gió, chuyển động của dây đàn khi gảy, chuyển động của xích đu, chuyển động của bập bênh…
- Chuyển động dao động điều hòa có quỹ đạo là một đoạn thằng và có li độ của vật là hàm cos hoặc sin của thời gian. Đồ thị của dao động điều hòa sẽ có hình sin vì vậy dao động điều hòa còn được gọi là dao động hình sin.
Phương trình dao động điều hòa
a. Phương trình dao động điều hòa
Phương trình dao động điều hòa có dạng tổng quát như sau:
Trong đó:
- A là biên độ dao động
- ω là tần số góc của dao động
- ωt+φ là pha dao động tại thời điểm t
- φ là pha ban đầu của dao động.
b. Cách tìm biên độ dao động
Trong đó:
- L là chiều dài quỹ đạo của dao động
- S là quãng đường trong 1 chu kỳ.
c. Cách tìm tần số góc
d. Cách tìm pha ban đầu của dao động
- Cách 1: Dựa vào t = 0, có hệ phương trình
Lưu ý:
- Cách 2: Sử dụng vòng tròn lượng giác.
Các đại lượng đặc trưng trong dao động điều hòa
Chu kì
- Chu kì là khoảng thời gian ngắn nhất mà một vật thực hiện được một dao động. Chu kì được kí hiệu là T và đơn vị tính là giây.
- Mối liên hệ giữa chu kỳ và tần số góc có công thức như sau:
Tần số dao động
- Số dao động mà vật thực hiện được trong một giây được gọi là tần số, được kí hiệu là f, đơn vị Hz.
- Tần số và chu kì có liên hệ công thức.
- Tần số và tần số góc có liên hệ công thức.
Tần số góc
- Là đại lượng liên hệ giữa chu kì T và tần số dao động qua hệ thức.
Vận tốc dao động điều hòa
- Vận tốc trong dao động điều hòa được xác định bằng đạo hàm của li độ x trong khoảng thời gian t:
- Tại vị trí cân bằng thì vận tốc dao động điều hòa có độ lớn cực đại.
- Vận tốc bằng không khi ở vị trí biên.
- Vận tốc sẽ đổi chiều tại biên độ và nhanh pha hơn li độ một góc.
Gia tốc
- Gia tốc trong dao động điều hòa là đạo hàm của vận tốc theo thời gian.
- Tại vị trí cân bằng x = 0 thì a = 0.
- Tại vị trí biên.
- Gia tốc ngược pha với li độ và sớm pha hơn vận tốc một góc.
Đồ thị dao động điều hòa
- Đồ thị của dao động điều hòa là một đường hình sin.
- Trường hợp.
- Trường hợp pha ban đầu tại các bị trí đặc biệt.
Các dạng bài dao động điều hòa hay gặp
Bài tập tìm các đại lượng đặc trưng
- Là dạng bài xác định giá trị của các đại lượng đặc trưng dựa trên các dữ liệu mà đề bài cung cấp.
- Ví dụ minh họa.
Bài tập tìm quãng đường trong một khoảng thời gian
- Đây là dạng bài thường gặp trong dao động điều hòa, tìm quãng đường vật đi được trong thời gian : Cần ghi nhớ những điều như sau:
- Cách tính quãng đường đi.
Bài tập tìm quãng đường ngắn nhất, dài nhất trong dao động điều hòa
a. Trường hợp.
- Quãng đường ngắn nhất ( lân cận điểm biên)
- Quãng đường dài nhất (lân cận vị trí cân bằng)
b. Trường hợp.
c. Ví dụ minh họa.
Dạng bài tập tính tốc độ trung bình, vận tốc trung bình trong dao động điều hòa
Để giải được dạng bài tập này, ta áp dụng các công thức sau:
- Ví dụ minh họa.
Trên đây là toàn bộ lý thuyết về dao động điều hòa và một số dạng bài tập thường gặp mà FPT SkillKing đã tổng hợp lại cho các bạn. Hy vọng với những kiến thức trọng tâm trên sẽ giúp ích cho các bạn khi ôn thi Lý tốt nghiệp THPT Quốc Gia.
Tham khảo ngay khóa học PAS THPT để được các thầy cô có kinh nghiệm xây dựng lộ trình ôn tập phù hợp nhất.
