Trả lời nhanh
Chu kì dao động là khoảng thời gian ngắn nhất để trạng thái dao động lặp lại như cũ, tức là thời gian vật thực hiện một dao động toàn phần, kí hiệu T, đơn vị giây (s). Vì vậy phát biểu “chu kì là thời gian chuyển động của vật” (phương án A trong câu hỏi) là sai: nó không nói rõ chuyển động đó là một dao động toàn phần.
Đề bài và hướng xử lí
Câu hỏi quen thuộc có dạng: “Chu kì dao động là: A. thời gian chuyển động của vật; …”. Các phương án còn lại thường là những cách phát biểu gần giống nhau nên rất dễ nhầm. Thay vì học thuộc chữ cái, em hãy nắm chắc định nghĩa rồi tự kiểm tra từng phương án theo cách dưới đây.
Điền khuyết cho nhớ: Chu kì dao động là thời gian để vật thực hiện ……… (một dao động toàn phần).
Vì sao “thời gian chuyển động của vật” là sai?
- Vật có thể chuyển động rất lâu (nhiều chu kì) hoặc chỉ một đoạn ngắn (chưa hết một dao động). Cụm “thời gian chuyển động” không gắn với một vòng lặp cụ thể nào.
- Chu kì là đại lượng đặc trưng của dao động tuần hoàn, có giá trị xác định (với con lắc lò xo phụ thuộc m và k), không phụ thuộc vào việc ta quan sát vật trong bao lâu.
- Định nghĩa đúng phải có ý “một dao động toàn phần” hoặc “trạng thái lặp lại như cũ”.
Cách loại trừ các phương án thường gặp
| Cách phát biểu | Đúng/Sai | Lí do |
|---|---|---|
| Thời gian chuyển động của vật | Sai | Không gắn với một dao động toàn phần |
| Thời gian đi từ biên này sang biên kia | Sai | Chỉ là nửa chu kì (T/2) |
| Số dao động toàn phần thực hiện trong 1 giây | Sai | Đó là tần số f, đơn vị Hz |
| Thời gian vật thực hiện một dao động toàn phần | Đúng | Đúng định nghĩa |
| Thời gian ngắn nhất để trạng thái dao động lặp lại như cũ | Đúng | Cách phát biểu tương đương |
Mẹo nhớ: chu kì = “một vòng”; tần số = “bao nhiêu vòng trong 1 s”. Hai đại lượng này nghịch đảo của nhau.
Công thức cần nhớ
- T = t/N (N là số dao động toàn phần thực hiện trong thời gian t).
- T = 2π/ω = 1/f.
- Con lắc lò xo: T = 2π√(m/k).
- Con lắc đơn (góc nhỏ): T = 2π√(l/g).
Trong một chu kì, vật dao động điều hoà đi được quãng đường 4A (A là biên độ). Trong nửa chu kì đi được 2A.
Ví dụ minh hoạ (tự đặt)
Ví dụ 1. Một vật thực hiện 30 dao động toàn phần trong 60 s. Chu kì T = 60/30 = 2 s, tần số f = 1/T = 0,5 Hz.
Ví dụ 2. Con lắc lò xo có m = 0,1 kg, k = 40 N/m. T = 2π√(0,1/40) = 2π·0,05 = 0,1π s ≈ 0,314 s.
Lỗi sai thường gặp
- Nhầm chu kì với tần số (một cái đo bằng giây, một cái đo bằng Hz).
- Lấy thời gian đi từ biên này sang biên kia làm chu kì (thực ra chỉ bằng T/2).
- Đếm số dao động sai: phải đếm dao động toàn phần, không đếm mỗi lần qua vị trí cân bằng.
- Quên đổi đơn vị: m phải tính bằng kg, l bằng m trước khi thay vào công thức.
Bài luyện tập
- Vật thực hiện 120 dao động toàn phần trong 1 phút. Tính chu kì và tần số.
- Vật dao động điều hoà với tần số góc ω = 10π rad/s. Tính chu kì.
- Vật dao động điều hoà biên độ 5 cm. Trong 3 chu kì vật đi được quãng đường bao nhiêu?
Đáp án.
- T = 60/120 = 0,5 s; f = 1/0,5 = 2 Hz.
- T = 2π/ω = 2π/(10π) = 0,2 s.
- Mỗi chu kì đi được 4A = 20 cm nên 3 chu kì đi được 60 cm.
Câu hỏi thường gặp
Chu kì dao động là gì?
Chu kì dao động là khoảng thời gian ngắn nhất để trạng thái dao động lặp lại như cũ, tức thời gian vật thực hiện một dao động toàn phần. Kí hiệu T, đơn vị giây (s).
Chu kì và tần số khác nhau thế nào?
Chu kì T là thời gian của một dao động toàn phần (đơn vị s), còn tần số f là số dao động toàn phần trong 1 giây (đơn vị Hz). Hai đại lượng liên hệ bởi f = 1/T.
Thời gian đi từ biên này sang biên kia có phải chu kì không?
Không. Đó chỉ là nửa chu kì (T/2), vì để hoàn thành một dao động toàn phần vật còn phải quay trở về biên ban đầu.
Chu kì con lắc lò xo phụ thuộc vào những đại lượng nào?
Chu kì T = 2π√(m/k) chỉ phụ thuộc khối lượng vật m và độ cứng lò xo k, không phụ thuộc biên độ dao động.