Biên Độ Dao Động

      63

Trong chương trình vật lý THPT, Biên độ dao động là gì hẳn là một câu hỏi các bạn cần hiểu thật rõ khi bắt đầu bước vào chương Dao động. Vì vậy, hôm nay Kiến Guru xin chia sẻ đến các bạn khái niệm của Biên độ dao động và các bài toán liên quan, giúp bạn củng cố cũng như rèn luyện thêm các kiến thức về Dao động.

Bạn đang xem: Biên độ dao động

1. Biên độ dao động là gì?

a) Khái niệm biên độ dao động là gì?

Dao động có thể xem là sự di chuyển qua lại quanh 1 vị trí, gọi là vị trí cân bằng. Độ dịch chuyển xa nhất so với vị trí cân bằng được gọi là biên độ dao động. Tuy nhiên, để dễ theo dõi, Kiến chỉ xem xét trong các trường hợp dao động cơ.

Dao động cơ là chuyển động qua lại của một vật quanh vị trí cân bằng.

Ví dụ: chiếc thuyền nhấp nhô tại chỗ ở vị trí neo, con lắc đồng hồ di chuyển qua lại…

*

Hình 1: Con lắc dao động quanh vị trí cân bằng O.

Một dao động cơ có thể tuần hoàn hoặc không tuần hoàn. Nếu sau những khoảng thời gian bằng nhau, vật trở lại vị trí cũ theo hướng cũ thì gọi là dao động tuần hoàn. Tùy vào vật hay hệ vật dao động sẽ ảnh hưởng đến tính phức tạp của dao động.

Ví dụ: Con lắc đồng hồ là dao động tuần hoàn, còn chiếc thuyền nhấp nhô tại chỗ thì không được xem là dao động tuần hoàn.

Dao động tuần hoàn đơn giản nhất Kiến xin chia sẻ là dao động điều hòa.

b) Dao động điều hòa

Dao động điều hòa là dao động mà li độ của vật là một hàm dạng sin (hoặc cosin) theo thời gian (định nghĩa SGK).

Ta có phương trình dao động điều hòa: x = Acos(ωt + φ), trong đó:

+ x gọi là li độ dao động.

+ A là biên độ dao động: nó là độ lệch cực đại của vật so với vị trí cân bằng. Vì thế biên độ dao động luôn là số dương.

+ ω tần số góc (đơn vị rad/s).

+ (ωt+φ) là pha dao động tại thời điểm t, φ gọi là pha ban đầu (đơn vị rad): khi vật chuyển động, pha dao động sẽ xác định vị trí cũng như chiều của chuyển động tại ngay thời điểm đang xét.

Chú ý: pha ban đầu φ có giá trị nằm trong khoảng từ -π tới π.

*

Hình 2: Đồ thị li độ theo thời gian của 1 dao động điều hòa.

Dựa trên phương trình li độ, ta có phương trình vận tốc và gia tốc:

+ v = x" = -ωAsin(ωt + φ)

+ a = v"= -ω2Acos(ωt + φ) = -ω2x

Nhận xét:

Điểm P dao động điều hòa trên một đoạn thẳng luôn luôn có thể được coi là hình chiếu của một điểm M đangchuyển động tròn đều trên một đường tròn có nhận đường kính là đoạn thẳng đã cho.

Khi xét phương trình dao động điều hòa,ta chọn trục x làm gốc để tính pha của dao động.

*

Hình 3: Tóm tắt một số công thức liên quan.

2. Một số câu hỏi thường gặp liên quan đến biên độ dao động là gì chọn lọc.

Xem thêm: Điểm Chuẩn Trường Đại Học Hà Nội Điểm Chuẩn 2018, Điểm Chuẩn Đại Học Hà Nội 2020 Chính Xác

Câu 1: Hãy chọn đáp án đúng trong các câu sau khi nói về biên độ dao động của một dao động điều hòa. Biên độ dao động là:

A. Quãng đường vật di chuyển trong 1 chu kỳ dao động.

B. Quãng đường vật di chuyển trong nửa chu kỳ dao động

C. Độ dời lớn nhất của vật trong quá trình dao động.

D. Đoạn đường đi được trong quỹ đạo chuyển động của vật.

Hướng dẫn:

Đáp án là câu C. Vì độ dời lớn nhất chính là khoảng cách lớn nhất khi vật di chuyển so với vị trí cân bằng. Tức là vật đang ở 2 biên, biên âm và biên dương.

A. Sai: trong 1 chu kì vật đi được 4A.

B. Sai: trong nửa chu kì vật đi được 2A.

D. Sai: quãng đường di chuyển được là 2A.

Câu 2: Một vật dao động điều hoà với chu kì T, biên độ bằng 5 cm. Tính quãng đường của vật trong thời gian 2,5T:

A. 10 cm

B. 50 cm

C. 45 cm

D. 25 cm

Hướng dẫn:

Quãng đường vật đi được trong 1 chu kì là 4A, nửa chu kì là 2A. Vậy tổng cộng trong 2.5T vật đi được: 2x4A + 2A = 10A.

Chọn đáp án là B: 50cm.

Câu 3: Phương trình dao động điều hòa của một vật là: x = -5cos(10πt + π/6) cm. Chọn đáp án đúng:

A. Biên độ A = -5 cm

B. Pha ban đầu của dao động φ = π/6 (rad)

C. Chu kì T = 0,2 s

D. Li độ tại thời điểm bắt đầu x0 = 5 cm

Hướng dẫn:

A sai vì biên độ luôn dương.

B sai vì phải biến đổi thành dạng x = 5cos(π - 10πt - π/6) = 5cos(-10πt + 5π/6)

= 5cos(10πt - 5π/6). Pha ban đầu là -5π/6

C đúng, dựa trên công thức cơ bản của chu kì.

D sai vì thế t = 0 vào công thức.

Câu 4: Độ to của âm phụ thuộc vào yếu tố nào sau đây ?

A. Tần số dao động

B. Biên độ dao động

C. Thời gian dao động

D. Tốc độ dao động.

Hướng dẫn:

Độ to của âm phụ thuộc vào biên độ dao động: biên độ dao động lớn, âm phát ra to, biên độ dao động bé, âm phát ra nhỏ.

Độ cao của âm phụ thuộc vào tần số dao động: tần số càng cao âm phát ra càng lớn và ngược lại.

Vậy chọn câu B.

Trên đây là các kiến thức tổng hợp về dao động mà Kiến chia sẻ đến các bạn, hi vọng thông qua bài viết, bạn đã tự tìm được đáp án cho câu hỏi Biên độ dao động là gì? Dao động gặp rất nhiều trong các kì thi, vì vậy các bạn nhớ ôn tập thật kỹ để tự tin xử lý các dạng bài về dao động trong lúc thi cử nhé. Mời bạn tham khảo các bài viết khác trên trang của Kiến Guru để có thêm nhiều kiến thức, chuẩn bị tốt cho kì thi THPT quốc gia sắp tới.