Giải SGK Vật Lí 11 Kết nối tri thức Bài 6: Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức. Hiện tượng cộng hưởng

- Khi đẩy xích đu, phải đẩy liên tục để dao động của xích đu không bị giảm.

- Một người thợ làm gốm tác dụng lực vào bàn quay để bàn quay có thể quay liên tục đều đặn để làm ra những sản phẩm bằng gốm

- Chuyển động của con lắc đồng hồ sau một thời gian sẽ chậm dần nên phải cung cấp một lực để con lắc dao động ổn định

Hoạt động thí nghiệm SGK Vật Lí 11 Kết nối tri thức Bài 6 (trang 26):

Chuẩn bị:

- Một thanh cứng hình trụ hai đầu thanh được gắn vào hai ổ trục để thanh có thể xoay dễ dàng quanh trục của nó.

- Một con lắc điều khiển Đ, ba con lắc thử 1, 2 và 3 được treo vào thanh cứng hình trụ.

- Bố trí thí nghiệm như Hình 6.3

Tiến hành:

- Hãy dự đoán xem, trong thí nghiệm Hình 6.3, nếu con lắc điều khiển Đ được kéo sang một bên theo phương vuông góc với thanh rồi thả ra cho dao động thì các con lắc khác có dao động không? Con lắc nào dao động mạnh nhất? Tại sao?

- Làm thí nghiệm để kiểm tra.

Nhận xét: So sánh kết quả quan sát được với dự đoán.

* Nhận xét:

- Khi thả con lắc điều khiển Đ thì các con lắc khác có dao động.

- Con lắc số (3) dao động mạnh nhất vì con lắc dao động mạnh nhất là con lắc có chu kì gần nhất với chu kì dao động của con lắc điều khiển, mặt khác chu kì dao động của các con lắc đơn lại tỉ lệ với chiều dài → con lắc (3) có chiều dài gần nhất với chiều dài của con lắc do đó sẽ dao động với biên độ lớn nhất.

- Kết quả thí nghiệm quan sát được giống như dự đoán.

III. Hiện tượng cộng hưởng

Câu hỏi 1 SGK Vật Lí 11 Kết nối tri thức Bài 6 (trang 27): Đánh giá được sự có lợi hay có hại của cộng hưởng trong các ví dụ nêu trên.

- Đánh giá hiện tượng cộng hưởng có lợi trong các trường hợp:

+ Hộp đàn của các đàn ghi – ta, violon có tác dụng làm cho âm thanh phát ra được to hơn.

Lò vi sóng hoạt động dựa trên hiện tượng cộng hưởng giúp thực phẩm được nóng lên nhanh hơn.

- Đánh giá hiện tượng cộng hưởng có hại trong các trường hợp:

Hiện tượng cộng hưởng làm cho các hệ dao động như tòa nhà, cầu, bệ máy, khung xe dao động mạnh hơn dẫn đến bị đổ hoặc gãy gây thiệt hại về tài sản, kinh tế.

Câu hỏi 2 SGK Vật Lí 11 Kết nối tri thức Bài 6 (trang 27): Một con lắc dao động tắt dần. Cứ sau mỗi chu kì, biến độ giảm 3%. Tính phần năng lượng của con lắc bị mất đi trong một dao động toàn phần.

Trả lời:

W, W' lần lượt là năng lượng ban đầu và sau một dao động toàn phần của con lắc.

$\frac{W'}{W}=\frac{\frac{1}{2}kA^{'2}}{\frac{1}{2}kA^{2}}=(\frac{A'}{A})^{2}=0,97^{2}=0,941\Rightarrow W'=94,1$

Phần năng lượng của con lắc mất đi trong một dao động toàn phần là 5,9%

Câu hỏi 3 SGK Vật Lí 11 Kết nối tri thức Bài 6 (trang 27): 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 nổi nhau của đường ray. Hỏi tàu chạy thẳng đều với tốc độ 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.

Trả lời:

Chu kì dao động riêng của con lắc là: $T=2\pi \sqrt{\frac{l}{g}}=T=2\pi \sqrt{\frac{0,44}{9,8}}\approx 1,33(s)$

Để con lắc dao động với biên độ lớn nhất thì phải xảy ra hiện tượng cộng hưởng do đó T_{xe lửa} = T =1,33 (s)

Chu kì của xe lửa là thời gian xe đi hết quãng đường 12,5 m

⇒ $v=\frac{s}{T}=\frac{12,5}{1,33}\approx 9,4(m/s)$