Trả lời nhanh
Tần số của vật dao động điều hòa là số dao động toàn phần mà vật thực hiện được trong một giây, kí hiệu f, đơn vị là hertz (Hz). Tần số liên hệ với chu kì T bằng công thức f = 1/T. Vì vậy phương án A, “số dao động toàn phần thực hiện được trong một giây”, là đáp án đúng; các phương án nói về thời gian hay quãng đường đều không phải tần số.
Hiểu đúng khái niệm
Một dao động toàn phần là khi vật đi từ một vị trí, qua các vị trí khác rồi trở lại đúng vị trí và trạng thái chuyển động ban đầu. Ví dụ con lắc lò xo đi từ biên dương sang biên âm rồi quay lại biên dương là một dao động toàn phần.
- Chu kì T: thời gian thực hiện một dao động toàn phần (đơn vị giây, s).
- Tần số f: số dao động toàn phần thực hiện trong một giây (đơn vị hertz, Hz).
Công thức liên hệ
| Đại lượng | Kí hiệu | Công thức | Đơn vị |
|---|---|---|---|
| Chu kì | T | T = t / N | s |
| Tần số | f | f = N / t = 1 / T | Hz |
| Tần số góc | ω | ω = 2πf = 2π / T | rad/s |
Trong đó N là số dao động toàn phần thực hiện được trong khoảng thời gian t. Tần số càng lớn thì vật dao động càng nhanh; chu kì và tần số tỉ lệ nghịch với nhau.
Vì sao các cách diễn đạt khác sai?
- “Thời gian để vật thực hiện một dao động toàn phần” là định nghĩa của chu kì, không phải tần số.
- “Số dao động trong một phút” sai đơn vị thời gian: tần số tính theo giây.
- “Quãng đường vật đi được trong một dao động” bằng 4 lần biên độ, không liên quan đến tần số.
- “Số nửa dao động thực hiện trong một giây” chỉ đúng bằng 2f, vẫn không phải tần số.
Ví dụ có lời giải
Ví dụ 1. Một vật thực hiện 120 dao động toàn phần trong 60 s. Tính chu kì và tần số.
- Tần số: f = N / t = 120 / 60 = 2 Hz.
- Chu kì: T = 1 / f = 0,5 s.
Ví dụ 2. Tần số góc của một dao động điều hòa là 10π rad/s. Tính f và T.
- f = ω / 2π = 10π / 2π = 5 Hz.
- T = 1 / 5 = 0,2 s.
Lỗi sai thường gặp
- Nhầm tần số với tần số góc: tần số góc ω lớn gấp 2π lần tần số f.
- Đổi sai đơn vị: 1 phút = 60 s; 1 kHz = 1 000 Hz.
- Cho rằng tần số phụ thuộc biên độ; thực tế với dao động điều hòa, tần số chỉ phụ thuộc đặc điểm của hệ (như khối lượng và độ cứng lò xo), không phụ thuộc cách kích thích ban đầu.
Mẹo nhớ
Chữ “chu kì” gợi “một vòng, mất bao lâu” (thời gian). Chữ “tần số” gợi “bao nhiêu vòng trong một giây” (số lần). Hai đại lượng là nghịch đảo của nhau nên chỉ cần nhớ f = 1/T.
Luyện tập
- Một con lắc thực hiện 30 dao động toàn phần trong 15 s. Tính f. Đáp án: 2 Hz.
- Vật có chu kì 0,25 s thì tần số bao nhiêu? Đáp án: f = 1 / 0,25 = 4 Hz.
- Một vật dao động với tần số 50 Hz. Trong 3 s thực hiện bao nhiêu dao động toàn phần? Đáp án: N = f × t = 150.
Câu hỏi thường gặp
Tần số của vật dao động điều hòa là gì?
Là số dao động toàn phần vật thực hiện được trong một giây, kí hiệu f, đơn vị hertz (Hz).
Công thức liên hệ giữa tần số và chu kì là gì?
f = 1/T, trong đó T là chu kì tính bằng giây và f là tần số tính bằng hertz.
Tần số và tần số góc khác nhau thế nào?
Tần số góc ω = 2πf (rad/s), còn tần số f là số dao động trong một giây (Hz). Hai đại lượng khác nhau một hệ số 2π.