Lý thuyết về Dao động điều hòa

Bạn đã bao giờ tò mò về những chuyển động đẹp mắt của các vật thể xung quanh? Hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu về lý thuyết Dao động điều hòa. Đây là một chủ đề thú vị thuộc môn Vật lí 12 mà bạn chắc chắn sẽ rất quan tâm. Hãy cùng tôi bắt đầu!

Có thể bạn quan tâm

I. Dao động cơ

1. Khám phá Dao động cơ

Dao động cơ học là một loại chuyển động mà vật thể di chuyển qua lại xung quanh một vị trí cân bằng đặc biệt.
Vị trí cân bằng là vị trí mà vật thể không chịu tác động lực hoặc tổng lực tác động lên vật bằng không.

2. Đồng hồ đeo tay – Một ví dụ về Dao động cơ

Đồng hồ đeo tay là một ví dụ cụ thể về dao động cơ. Kim giây quay qua lại xung quanh vị trí cân bằng tại con số 12.
Khi kim giây đạt đến con số 12, kim giây quay lại đúng vị trí ban đầu và tiếp tục đồng hành với chúng ta.

II. Phương trình của Dao động điều hòa

Dao động điều hòa là một loại dao động mà biểu độ của vật thể được biểu diễn bằng hàm cosin hoặc sin theo thời gian.
Phương trình dao động điều hòa được mô tả như sau:
```
x = A * cos(ωt+φ)
```
Trong đó:
- A: biên độ dao động, tương đương với độ lệch cực đại của vật thể.
- (ωt+φ): pha của dao động tại thời điểm t. Pha này định vị và chỉ định hướng di chuyển của vật thể tại thời điểm t.
- φ: pha ban đầu của dao động, quyết định vị trí ban đầu và hướng di chuyển của vật thể khi bắt đầu dao động. Giá trị của φ nằm trong khoảng từ -π đến +π.

III. Chu kỳ, Tần số và Tần số góc của Dao động điều hòa

1. Chu kỳ và Tần số

Chu kỳ (T) của dao động là khoảng thời gian ngắn nhất mà vật thể thực hiện một dao động toàn phần. Đơn vị của chu kỳ là giây (s).
Tần số (f) của dao động là số dao động toàn phần mà vật thể thực hiện trong một giây. Đơn vị của tần số là Héc (Hz).

2. Tần số góc

Tần số góc là đại lượng liên quan đến chu kỳ hoặc tần số, được tính bằng công thức:
```
ω = 2π / T = 2πf (rad/s)
```

IV. Vận tốc và Gia tốc của Dao động điều hòa

1. Vận tốc

Vận tốc là đạo hàm của biểu độ theo thời gian:
```
v = -ωA * sin(ωt+φ) = ωA * cos(ωt+φ+π/2)
```

Khi vật thể di chuyển từ vị trí -A đến A, vận tốc có giá trị dương và đạt giá trị cực đại vmax = ωA khi vật thể đi qua vị trí cân bằng.
Khi vật thể di chuyển từ vị trí A đến -A, vận tốc có giá trị âm và đạt giá trị cực tiểu vmin = -ωA khi vật thể đi qua vị trí cân bằng.

Tốc độ là độ lớn của vận tốc:

Tại vị trí biên x = ±A: tốc độ cực tiểu: vmin = 0.
Tại vị trí cân bằng x = 0: tốc độ cực đại: vmax = ωA.

2. Gia tốc

Gia tốc là đạo hàm của vận tốc theo thời gian:
```
a = -ω^2A * cos(ωt+φ) = -ω^2x
```
Gia tốc luôn hướng về vị trí cân bằng và tỉ lệ với biểu độ vật thể.

Gia tốc cực đại tại vị trí biên âm: amax = ω^2A.
Gia tốc cực tiểu tại vị trí biên dương: amin = -ω^2A.
Gia tốc bằng 0 tại vị trí cân bằng.

V. Đồ thị của Dao động điều hòa

Phương trình dao động điều hòa được biểu diễn bằng đồ thị hình sin và được gọi là đồ thị dao động hình sin.
Trục tung biểu diễn biểu độ của dao động biến thiên trong khoảng từ -A đến A, trục hoành biểu diễn thời gian với chu kỳ T của dao động.

Đây chỉ là một phần nhỏ trong lý thuyết vật lí thú vị này. Nếu bạn muốn khám phá thêm, hãy đến Izumi.Edu.VN để tìm hiểu sâu hơn. Chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu về trắc nghiệm Vật Lí 12 – Bài 1: Dao động điều hoà.

Bạn đang xem: Lý thuyết về Dao động điều hòa – Cùng khám phá nhé!

Chúc bạn có những phút giây thú vị khi khám phá về Dao động điều hòa!

Nguồn: https://izumi.edu.vn/
Danh mục: Tài liệu lý