Lý thuyết Dao động điều hòa - Vật Lí 11 Cánh diều

BÀI 1: DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

I. Dao động

1. Dao động

- Chuyển động qua lại quanh một vị trí cân bằng được gọi là dao động

2. Dao động tự do

- Vật dao động với biên độ và tần số riếng (kí hiệu là f₀) không đổi gọi là dao động tự do

3. Biên độ, chu kì, tần số của dao động

- Độ lớn cực đại của độ dịch chuyển (độ lớn cực đại của li độ) được gọi là biên độ dao động, kí hiệu A

- Khoảng thời gian để vật thực hiện một dao động được gọi là chu kì của dao động, kí hiệu là T, đơn vị: giây (s)

- Số dao động thực hiện được trong một giâu được gọi là tần số của dao động, kí hiệu là f, đơn vị: Hertz (Hz)

II. Dao động điều hòa

1. Định nghĩa

- Dao động điều hòa là dao động trong đó li độ của vật là một hàm côsin (hoặc sin) của thời gian

- Phương trình của dao động điều hòa: \(x = A\cos (\omega t + \varphi )\)

2. Tần số góc

- \(\omega  = \frac{{2\pi }}{T} = 2\pi f\)được gọi là tần số góc của dao động, đơn vị: radian trên giây (rad/s)

3. Vận tốc và gia tốc trong dao động điều hòa

- Biểu thức của vận tốc và gia tốc lần lượt là:

\(v =  - \omega A\sin (\omega t + \varphi )\)

\(a =  - {\omega ^2}A\cos (\omega t + \varphi )\)

- Vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa cũng biến thiên theo quy luật hàm số sin (côsin) cùng chu kì T của li độ

- Mối liên hệ giữa gia tốc và li độ của vật dao động điều hòa: \(a =  - {\omega ^2}x\)

- Ở vị trí biên (\(x =  \pm A\)): v=0; a=∓a_max=∓ω²A

- Ở vị trí cân bằng (x=0): v=± v_max=±ωA; a=0

4. Pha của dao động và độ lệch pha

a. Pha của dao động

- Pha của dao động tại một thời điểm được tính bằng số phần đã thực hiện của một chu kì, kể từ khi bắt đầu chu kì đó, được đo bằng đơn vị radian

- (ωt+φ) là pha dao động của dao động điều hòa tại thời điểm t

- Tại t=0, pha của dao động là φ, do đó φ là pha ban đầu của dao động

b. Dao động cùng pha

- Tại mỗi thời điểm, hai vật dao động đều có trạng thái giống nhau

c. Dao động lệch pha

- Độ lệch pha của hai vật dao động không đổi khi chúng dao động, luôn ứng với một phần của chu kì, tức là bằng \(\frac{{\Delta t}}{T}\)

Sơ đồ tư duy về “Dao động điều hòa”