Vật lí lớp 12

Giải bài 1 2 3 4 5 6 trang 21 sgk Vật Lí 12

Hướng dẫn giải Bài 4. Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức sgk Vật Lí 12. Nội dung bài Giải bài 1 2 3 4 5 6 trang 21 sgk Vật Lí 12 bao gồm đầy đủ phần lý thuyết, câu hỏi và bài tập, đi kèm công thức, định lí, chuyên đề có trong SGK để giúp các em học sinh học tốt môn vật lý 12, ôn thi tốt nghiệp THPT quốc gia.

LÍ THUYẾT

DAO ĐỘNG TẮT DẦN – DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC

1. Khi không có ma sát con lắc dao động điều hòa với tần số riêng. Gọi là tần số riêng vì nó chỉ phụ thuộc vào các đặc tính của con lắc.

2. Dao động tắt dần:

– Dao động có biên độ giảm dần theo thời gian gọi là dao động tắt dần.

– Nguyên nhân làm tắt dần dao động là do lực ma sát và lực cản của môi trường.

3. Dao động duy trì

Nếu ta cung cấp thêm năng lượng cho vật dao động có ma sát để bù lại sự tiêu hao vì ma sát mà không làm thay đổi chu kỳ riêng của nó thì dao động kéo dài mãi và gọi là dao động duy trì.

4. Dao động cưỡng bức

– Dao động chịu tác dụng của một ngoại lực cưỡng bức tuần hoàn gọi là dao động cưỡng bức.

– Dao động cưỡng bức có biên độ không đổi và có tần số bằng tần số lực cưỡng bức.

5. Cộng hưởng

– Hiện tượng biên độ của dao động cưỡng bức tăng dần lên đến giá trị cực đại khi tần số f của lực cưỡng bức bằng tần số riêng f0 của hệ dao động gọi là hiện tượng cộng hưởng.

– Điều kiện f = f0 gọi là điều kiện cộng hưởng.

CÂU HỎI (C)

1. Trả lời câu hỏi C1 trang 20 Vật Lý 12

Hãy làm thí nghiệm như Hình 4.3. Con lắc điều khiển D được kéo sang một bên rồi thả ra cho dao động.

Giải bài tập Vật Lý 12 | Để học tốt Vật Lý 12

a) Các con lắc khác có dao động không?

b) Con lắc nào dao động mạnh nhất? Tại sao?

Trả lời:

Các em học sinh làm thí nghiệm quan sát và nhận xét:

a) Các con lắc khác có dao động vì các con lắc này đều chịu tác dụng của lực cưỡng bức do con lắc D dao động gây ra truyền qua dây nối các điểm treo của chúng nên chúng sẽ dao động cưỡng bức với chu kỳ bằng chu kỳ của con lắc D.

b) Con lắc C dao động mạnh nhất.

Vì con lắc C có chiều dài bằng con lắc D ⇒ tần số dao động của con lắc C bằng với con lắc D

Khi đó có sự cộng hưởng dao động, con lắc C sẽ dao động mạnh nhất.

2. Trả lời câu hỏi C2 trang 20 Vật Lý 12

a) Tại sao biên độ dao động cưỡng bức của thân xe trong ví dụ III.2 lại nhỏ?

b) Tại sao với một lực đẩy nhỏ ta có thể làm cho chiếc đu có người ngồi đung đưa với biên độ lớn?

Trả lời:

a) Vì tần số của lực cưỡng bức gây ra bởi chuyển động của pittong trong xilanh của máy nổ khác xa tần số riêng của khung xe.

b) Vì tần số do lực tác dụng (lực đẩy) bằng với tần số riêng của chiếc đu, gây ra sự cộng hưởng nên chiếc đu chuyển động có biên độ lớn

CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

Dưới đây là phần Hướng dẫn Giải bài 1 2 3 4 5 6 trang 21 sgk Vật Lí 12 đầy đủ và ngắn gọn nhất. Nội dung chi tiết bài giải (câu trả lời) các câu hỏi và bài tập các bạn xem sau đây:

❓

1. Giải bài 1 trang 21 Vật Lý 12

Nêu đặc điểm của dao động tắt dần. Nguyên nhân của nó là gì ?

Trả lời:

– Trong thực tế, khi kéo con lắc ra khỏi vị trí cân bằng rồi thả ra cho nó dao động, ta thấy biên độ dao động giảm dần. Dao động như vậy được gọi là dao động tắt dần.

– Nguyên nhân: Khi con lắc dao động, nó chịu lực cản của không khí. Lực cản này cũng là một loại lực ma sát làm tiêu hao năng lực của con lắc, chuyển hóa cơ năng thành nhiệt năng. Vì thế, biên độ dao động của con lắc giảm dần và cuối cùng, con lắc dừng lại.

2. Giải bài 2 trang 21 Vật Lý 12

Nêu đặc điểm của dao động duy trì?

Trả lời:

Dao động được duy trì bằng cách giữ cho biên độ không đổi mà không làm thay đổi chu kì dao động riêng gọi là dao động duy trì.

Hay:

-+ Là dao động tự do mà người ta đã bổ sung năng lượng cho vật sau mỗi chu kì dao động, năng lượng bổ sung đúng bằng năng lượng mất đi.

– Quá trình bổ sung năng lượng là để duy trì dao động chứ không làm thay đổi đặc tính cấu tạo, không làm thay đổi biên độ và chu kì hay tần số dao động của hệ.

3. Giải bài 3 trang 21 Vật Lý 12

Nêu đặc điểm của dao động cưỡng bức?

Trả lời:

– Dao động chịu tác dụng của một ngoại lực cưỡng bức tuần hoàn gọi là dao động cưỡng bức.

– Dao động cưỡng bức có biên độ không đổi và có tần số bằng tần số của lực cưỡng bức.

4. Giải bài 4 trang 21 Vật Lý 12

Hiện tượng cộng hưởng là gì? Nêu điều kiện để có cộng hưởng. Cho ví dụ.

Trả lời:

– Hiện tượng biên độ dao động cưỡng bức tăng dần lên đến giá trị cực đại khi tần số f của lực cưỡng bức bằng tần số riêng f0 của hệ dao động gọi là hiện tượng cộng hưởng.

– Điều kiện cộng hưởng: f = f0

– Ví dụ: khi chơi xích đu, đưa võng,…

– Mỗi nhạc cụ đều có hộp cộng hưởng, để có thể dao động cộng hưởng nhiều tần số dao động khác nhau.

?

1. Giải bài 5 trang 21 Vật Lý 12

Một con lắc dao động tắt dần. Cứ sau mỗi chu kì, biên độ giảm đi 3%. Phần năng lượng của con lắc bị mất đi trong một dao động toàn phần là bao nhiêu?

A. 3%,       B. 9%.

C. 4,5%,    D. 6%.

Bài giải:

Gọi \(A\) – biên độ dao động ban đầu của con lắc

\(A’\) – biên độ của con lắc sau một chu kì

Theo đầu bài, ta có độ giảm biên độ:

\(\Delta A = A – A’ = 3\% A = 0,03A\)

Cơ năng ban đầu của con lắc:

\({\rm{W}} = \dfrac{1}{2}k{A^2}\)

Cơ năng của con lắc sau một chu kì:

\({\rm{W}}’ = \dfrac{1}{2}kA{‘^2}\)

⇒ Phần trăm cơ năng của con lắc bị mất đi trong một dao động toàn phần:

\(\dfrac{{\Delta W}}{{\rm{W}}} = \dfrac{{0,5k\left( {{A^2} – A{‘^2}} \right)}}{{0,5k{A^2}}} \\= \dfrac{{\left( {A + A’} \right)\left( {A – A’} \right)}}{{{A^2}}} \approx \dfrac{{2A\Delta A}}{{{A^2}}} \\= \dfrac{{2\Delta A}}{A} = \dfrac{{2.0,03A}}{A} = 0,06 = 6\% \)

⇒ Phần năng lượng của con lắc bị mất đi trong một dao động toàn phần là 6%

⇒ Đáp án D.

2. Giải bài 6 trang 21 Vật Lý 12

Một con lắc dài 44 cm được treo vào trần của một toa xe lửa. Con lắc bị kích động mỗi khi bánh của toa xe gặp chỗ nối nhau của đường ray. Hỏi tàu chạy thẳng đều với vận tốc bằng bao nhiêu thì biên độ dao động của con lắc sẽ lớn nhất? Cho biết chiều dài của mỗi đường ray là 12,5 m. Lấy g = 9,8 m/s2.

A. 10,7 km/h,     B. 34 km/h.

C. 106 km/h,      D. 45 km/h.

Bài giải:

Chu kì dao động riêng của con lắc đơn:

\(T = 2\pi \sqrt {{l \over g}} = 2\pi \sqrt {{{0,44} \over {9,8}}} = 1,33s.\)

Biên độ dao động của con lắc sẽ lớn nhất khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng, tức là tần số (chu kì) của lực kích động bằng với tần số (chu kì) dao động riêng của con lắc. Như vậy, khoảng thời gian con lắc đi hết một thanh ray bằng với chu kì dao động riêng của con lắc:

\(\Delta t = T ⇔ {\rm{ }}{L \over v} = T \)

\(⇒ v = {\rm{ }}{L \over T} = {{12,5} \over {1,33}} = 9,4m/s \approx 34km/h.\)

⇒ Đáp án B.

Bài trước:

Bài tiếp theo:

Xem thêm:

Trên đây là phần Hướng dẫn Giải bài 1 2 3 4 5 6 trang 21 sgk Vật Lí 12 đầy đủ, ngắn gọn và dễ hiểu nhất. Chúc các bạn làm bài môn Vật lý 12 tốt nhất!

“Bài tập nào khó đã có giaibaisgk.com“