Với lời giải SBT Vật lí 11 trang 19 chi tiết trong Bài 4: Dao động tắt dần và hiện tượng cộng hưởng Chân trời sáng tạo giúp học sinh dễ dàng xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập trong SBT Vật lí 11. Mời các bạn đón xem:

Giải SBT Vật lí 11 Bài 4: Dao động tắt dần và hiện tượng cộng hưởng

Câu 4.6 (VD) trang 19 Sách bài tập Vật Lí 11: Cho một dao động tắt dần, nếu xem gần đúng dao động tắt dần này là dao động điều hoà, cứ sau mỗi chu kì thì cơ năng của hệ sẽ giảm 24%. Hỏi sau khoảng bao nhiêu chu kì, biên độ của dao động sẽ giảm còn một nửa?

Lời giải:

Cơ năng ban đầu của dao động là $W=\frac{1}{2}k{A}^2$

Cơ năng của dao động sau một chu kì còn lại là $W^{\text{'}}=\mathrm{0,76}W$. Do đó, biên độ của dao động sau một chu kì là $A_1=\sqrt{\mathrm{0,76}}{A}_0$

Vậy sau n chu kì, biên độ dao động là $A_n={\left(\sqrt{\mathrm{0,76}}\right)}^n{A}_0$

Khi $A_n=\frac{1}{2}{A}_0$, ta thu được $n\approx 5$. Vậy sau khoảng 5 chu kì, biên độ còn giảm một nửa.

Câu 4.7 (VD) trang 19 Sách bài tập Vật Lí 11: Để đo hệ số ma sát nhớt của chất lỏng, người ta thực hiện một thí nghiệm đơn giản dựa trên hiện tượng dao động cưỡng bức như Hình 4.1. Gắn một vật có khối lượng m vào một lò xo có độ cứng k trong chất lỏng, đầu còn lại của lò xo được gắn vào một đĩa được điều khiển bởi động cơ có tốc độ điều chỉnh được. Động cơ quay với tần số góc ω. Ngoại lực do đĩa tác dụng lên lò xo có dạng $F=F_0\text{sin}\left(\omega t\right)$. Khi đó, vật sẽ dao động điều hoà với biên độ được chứng minh bằng lí thuyết là:

$A=\frac{F_0}{\sqrt{m^2{\left({\omega }^2-{\omega }_0^2\right)}^2+b^2{\omega }^2}},$ trong đó ${\omega }_0=\sqrt{\frac{k}{m}}$ là tần số góc riêng của con lắc lò xo, b là hệ số ma sát nhớt được xác định là hệ số tỉ lệ của lực cản môi trường và tốc độ của vật. Biết $F_0=10\text{ N}$, khi thay đổi tần số góc, tại giá trị $\omega =100\pi \text{rad/s}$, người ta ghi nhận được con lắc dao động với biên độ lớn nhất $A_{\text{max}}=5\text{ cm}$. Hãy tính hệ số ma sát nhớt của chất lỏng.

Lời giải:

Ta có: $A=\frac{F_0}{\sqrt{m^2{\left({\omega }^2-{\omega }_0^2\right)}^2+b^2{\omega }^2}}$

Khi xảy ra cộng hưởng thì $\omega ={\omega }_0$

Với $\omega =100\pi \text{rad/s}$, con lắc dao động với biên độ cực đại (cộng hưởng).

$$\begin{gathered} \Rightarrow A=A_{\text{max}}=\frac{F_0}{b\omega } \\ \Rightarrow b=\frac{F_0}{\omega A_{\text{max}}}=\frac{10}{100\pi \cdot \mathrm{0,05}}\approx \mathrm{0,64}\text{ kg/s} \end{gathered}$$

Câu 4.8 (VD) trang 19 Sách bài tập Vật Lí 11: Trong một cửa hàng, cửa ra vào được thiết kế đóng tự động nhờ một hệ thống lò xo bên trong bản lề. Sau khi khách hàng mở cửa và ngừng tác dụng lực, cánh cửa sẽ dao động quanh trục quay và dừng lại ở vị trí ban đầu. Hãy cho biết đây là ứng dụng của hiện tượng nào và tìm hiểu nguyên lí hoạt động của cửa đóng tự động này.

Lời giải:

Đây là ứng dụng của hiện tượng dao động tắt dần. Khi người ngừng tác dụng lực, cánh cửa có thể dao động quanh vị trí cân bằng và tắt dần do ma sát. Thông thường, các cánh cửa đóng tự động được dán một lớp cao su hoặc nhung dưới đáy nhằm tăng ma sát để quá trình tắt dần xảy ra nhanh hơn, đồng thời giúp cửa đóng một cách từ từ, tăng tuổi thọ thiết bị và khả năng an toàn cho người sử dụng.