Một vật dao động điều hoà có phương trình là (cm). Hãy cho biết biên độ, tần số góc, chu kì, tần số, pha ban đầu và pha của dao động ở thời điểm t = 1 s.
Các đại lượng đặc trưng của dao động điều hòa
- Li độ: x là độ dịch chuyển từ VTCB đến vị trí của vật tại thời điểm t
- Biên độ: A là độ dịch chuyển cực đại của vật tính từ VTCB
- Chu kì: T là khoảng thời gian để vật thực hiện được một dao động
- Tần số: f là số dao động mà vật thực hiện được trong một giây
Đơn vị của tần số: , gọi là Héc (Kí hiệu Hz)
- Tần số góc:
hay (rad/s)
- Biên độ, chu kì, tần số và tần số góc là những đại lượng không đổi, không phụ thuộc vào thời điểm quan sát. Với các vật khác nhau thì các đại lượng này khác nhau. Vì thế chúng là những đại lượng đặc trưng cho dao động điều hòa
II. Pha ban đầu. Độ lệch pha
1. Pha ban đầu
- Pha ban đầu cho biết tại thời điểm bắt đầu quan sát vật dao động điều hòa ở đâu và sẽ đi về phía nào
- Pha ban đầu có giá trị nằm trong khoảng từ đến
2. Độ lệch pha giữa hai dao động cùng chu kì
- Độ lệch pha là đại lượng không đổi, không phụ thuộc vào thời điểm quan sát
thì dao động 1 sớm pha hơn dao động 2
thì dao động 1 trễ pha hơn dao động 2
thì dao động 1 cùng (đồng) pha với dao động 2
thì dao động 1 ngược pha với dao động 2
Sơ đồ tư duy về "Mô tả dao động điều hòa"
Một vật dao động điều hoà dọc theo trục Ox, quanh điểm gốc O, với biên độ A = 10 cm và chu kì T = 2 s. Tại thời điểm t = 0, vật có li độ x = A.
a) Viết phương trình dao động của vật.
b) Xác định thời điểm đầu tiên vật qua vị trí có li độ x = 5 cm.
Hình 4.3 là đồ thị li độ – thời gian của một vật dao động điều hoà.
a) Xác định biên độ, chu kì, tần số, tần số góc và pha ban đầu của vật dao động.
b) Viết phương trình của dao động của vật.
Đồ thị li độ – thời gian của hai vật dao động điều hoà A và B có cùng tần số nhưng lệch pha nhau Hình 4.4.
a) Xác định li độ dao động của vật B khi vật A có li độ cực đại và ngược lại.
b) Hãy cho biết vật A hay vật B đạt tới li độ cực đại trước.
c) Xác định độ lệch pha giữa dao động của vật A so với dao động của vật B.
Hình 4.2 là sơ đồ của một bàn xoay hình tròn, có gắn một thanh nhỏ cách tâm bàn 15 cm. Bàn xoay được chiếu sáng bằng nguồn sáng rộng, song song, hướng chiếu sáng từ phía trước màn để bóng đổ lên màn hình. Một con lắc đơn dao động điều hoà phía sau bàn xoay với biên độ bằng khoảng cách từ thanh nhỏ đến tâm bàn xoay. Tốc độ quay của bàn quay được điều chỉnh là rad/s. Vị trí bóng của thanh nhỏ con lắc luôn trùng nhau.
a) Tại sao nói dao động của bóng của thanh nhỏ và quả nặng là đồng pha?
b) Viết phương trình dao động của con lắc. Chọn gốc thời gian là lúc con lắc ở vị trí hiển thị trong Hình 4.2.
c) Bàn xoay đi một góc 60° từ vị trí ban đầu, tính li độ của con lắc và tốc độ của nó tại thời điểm này.
Nếu đề bài cho phương trình dao động không đúng dạng cơ bản thì ta xác định pha ban đầu như thế nào?
Khi biết phương trình hoặc đồ thị của vật dao động điều hoà, làm thế nào để xác định được vận tốc và gia tốc của vật?
Có thể sử dụng mối liên hệ giữa dao động điều hoà và chuyển động tròn đều để xác định pha ban đầu, thời gian để vật đi từ điểm này đến điểm khác trong dao động điều hoà được không?