Chương 1: Động lực học vật rắn

Chia sẻ: Lê Hải Sơn | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:38

2
471
lượt xem
139
download

Chương 1: Động lực học vật rắn

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tóm tắt lý thuyết Vật lý 12 - Công thức để giải bài tập

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Chương 1: Động lực học vật rắn

  1. Tóm tắt Vật lý 12 CHƯƠNG 1. ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN 1. Toạ độ góc Tọa độ góc là toạ độ xác định vị trí của một vật rắn quay quanh một trục cố định bởi góc ϕ (rad) hợp giữa mặt phẳng động gắn với vật và mặt phẳng cố định chọn làm mốc (hai mặt phẳng này đều chứa trục quay) Lưu ý: Ta chỉ xét vật quay theo một chiều và chọn chiều dương là chiều quay của vật ⇒ ϕ ≥ 0 2. Tốc độ góc Tốc độ góc là đại lượng đặc trưng cho mức độ nhanh hay chậm của chuyển động quay của một vật rắn quanh một trục ∆ϕ o Tốc độ góc trung bình: ωtb = ( rad / s ) ∆t dϕ o Tốc độ góc tức thời: ω = = ϕ '(t ) dt Lưu ý: Liên hệ giữa tốc độ góc và tốc độ dài v = ω r 3. Gia tốc góc Gia tốc góc là đại lượng đặc trưng cho sự biến thiên của tốc độ góc. ∆ω Gia tốc góc trung bình: γ tb = (rad / s 2 ) ∆t d ω d 2ω Gia tốc góc tức thời: γ = = 2 = ω '(t ) = ϕ ''(t ) dt dt Lưu ý: Vật rắn quay đều thì ω = const ⇒ γ = 0 o Vật rắn quay nhanh dần đều γ > 0 o Vật rắn quay chậm dần đều γ < 0 o 4. Phương trình động học của chuyển động quay Vật rắn quay đều (γ = 0): ϕ = ϕ0 + ω t Vật rắn quay biến đổi đều (γ ≠ 0) ω = ω0 + γt 1 ϕ = ϕ0 + ωt + γ t 2 2 ω − ω0 = 2γ (ϕ − ϕ0 ) 2 2 5. Gia tốc của chuyển động quay uu r Gia tốc pháp tuyến (gia tốc hướng tâm) an đặc trưng cho sự thay đổi về r uu r r hướng của vận tốc dài v ( an ⊥ v ) v2 an = = ω 2r r ThS. Lê Hải Sơn – 0913.566.569 1
  2. Tóm tắt Vật lý 12 ur r ur r Gia tốc tiếp tuyến at đặc trưng cho sự thay đổi về độ lớn của v ( at và v cùng phương): dv at = = v '(t ) = rω '(t ) = rγ dt r uu ur r Gia tốc toàn phần a = an + at a = an + at2 2 r uu r at γ Góc α hợp giữa a và an : tan α = a = ω 2 n r uu r Lưu ý: Vật rắn quay đều thì at = 0 ⇒ a = an 6. Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định M M = I γ hay γ = I Trong đó: o M = Fd (Nm)là mômen lực đối với trục quay (d là tay đòn của lực) o I = ∑ mi ri 2 (kgm2) là mômen quán tính của vật rắn đối với trục quay i Mômen quán tính I của một số vật rắn đồng chất khối lượng m có trục quay là trục đối xứng. 1 o Vật rắn là thanh có chiều dài l, tiết diện nhỏ: I = ml 2 12 o Vật rắn là vành tròn hoặc trụ rỗng bán kính R: I = mR2 1 o Vật rắn là đĩa tròn mỏng hoặc hình trụ đặc bán kính R: I = mR 2 2 2 o Vật rắn là khối cầu đặc bán kính R: I = mR 2 5 7. Mômen động lượng Moomen động lượng là đại lượng động học đặc trưng cho chuyển động quay của vật rắn quanh một trục. L = Iω (kgm2/s) r Lưu ý: Với chất điểm thì mômen động lượng L = mr2ω = mvr (r là k/c từ v đến trục quay). 8. Dạng khác của phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định: dL M= dt 9. Định luật bảo toàn mômen động lượng Trường hợp M = 0 thì L = const Nếu I = const ⇒ γ = 0 vật rắn không quay hoặc quay đều quanh trục Nếu I thay đổi thì I1ω 1 = I2ω 2 10. Động năng của vật rắn quay quanh một trục cố định: ThS. Lê Hải Sơn – 0913.566.569 2
  3. Tóm tắt Vật lý 12 1 2 Wđ = Iω ( J ) 2 11. Sự tương tự giữa các đại lượng góc và đại lượng dài trong chuyển động quay và chuyển động thẳng: Chuyển động quay Chuyển động thẳng (trục quay cố định, chiều quay không đổi) (chiều chuyển động không đổi) Toạ độ góc ϕ (rad) Toạ độ x (m) Tốc độ góc ω (rad/s) Tốc độ v (m/s) Gia tốc góc γ (rad/s2) Gia tốc a (m/s2) Mômen lực M (Nm) Lực F (N) Mômen quán tính I (kgm2) Khối lượng m (kg) Mômen động lượng L = Iω (kgm2/s) Động lượng P = mv (kgm/s) 1 1 Động năng quay Wđ = I ω 2 Động năng Wđ = mv 2 2 (J) 2 (J) Chuyển động quay đều: Chuyển động thẳng đều: ω = const; γ = 0; ϕ = ϕ 0 + ω t v = const; a = 0; x = x0 + at Chuyển động quay biến đổi đều: Chuyển động thẳng biến đổi đều: γ = const a = const ω = ω0 + γt v = v0 + at 1 1 ϕ = ϕ0 + ωt + γ t 2 2 x = x0 + v0t + at 2 2 ω − ω0 = 2γ (ϕ − ϕ0 ) 2 2 v − v0 = 2a( x − x0 ) 2 2 Phương trình động lực học: Phương trình động lực học M F γ= a= I m dL dp Dạng khác M = Dạng khác F = dt dt Định luật bảo toàn mômen động lượng: Định luật bảo toàn động lượng: I1ω1 = I 2ω2 hay ∑ Li = const ∑ p = ∑mv i i i = const Định lý về động: Định lý về động năng 1 2 1 2 1 2 1 2 ∆Wđ = I ω1 − I ω2 = A (công của ∆Wđ = I ω1 − I ω2 = A (công của 2 2 2 2 ngoại lực) ngoại lực) Công thức liên hệ giữa đại lượng góc và đại lượng dài s = rϕ; v =ω r; at = γ r; an = ω 2r Lưu ý: Cũng như v, a, F, P các đại lượng ω ; γ ; M; L cũng là các đại lượng véctơ ThS. Lê Hải Sơn – 0913.566.569 3
  4. Tóm tắt Vật lý 12 CHƯƠNG 2. DAO ĐỘNG CƠ I. DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ 1. Phương trình dao động: π x = Acos(ω t + ϕ) = Asin(ω t + ϕ + ) 2 2. Vận tốc tức thời: π r v = -ω Asin(ω t + ϕ) = ω Acos(ω t + ϕ + ), v luôn cùng chiều với chiều 2 chuyển động (vật chuyển động theo chiều dương thì v > 0, theo chiều âm thì v < 0) 3. Gia tốc tức thời: a = -ω 2Acos(ω t + ϕ) = ω 2Acos(ω t + ϕ + π ) = - ω 2 x , r a luôn hướng về vị trí cân bằng. 4. Vật ở VTCB: x = 0; | v| max = ω A; | a| min = 0 Vật ở biên: x = ±A; | v| min = 0; | a| max = ω 2A 5. Hệ thức độc lập: v A2 = x 2 + ( ) 2 ω 2 a = -ω x 6. Cơ năng: 1 W = Wđ + Wt = mω 2 A2 2 1 2 1 Với Wđ = mv = mω A sin (ωt + ϕ ) = Wsin (ωt + ϕ ) 2 2 2 2 2 2 1 1 Wt = mω 2 x 2 = mω 2 A2 cos 2 (ωt + ϕ ) = Wco s 2 (ωt + ϕ ) 2 2 Wđ A2 − x 2 - Liên hệ giữa động năng và thế năng: = Wt x2 A 1 3 o Tại x = ± thì Wđ = 3Wt ; Wđ = W ; Wt = W 2 4 4 A A 2 o Tại x = ± =± thì Wđ = Wt 2 2 M1 7. Nếu dao động điều hoà có tần số góc là ω , tần số f, M2 chu kỳ T thì động năng và thế năng biến thiên với tần số ∆ϕ góc 2ω , tần số 2f, chu kỳ T/2 8. Động năng và thế năng trung bình trong thời gian nT/2 -A x2 O x1 A W 1 ( n∈N*, T là chu kỳ dao động) là: = mω 2 A2 ∆ϕ 2 4 9. Khoảng thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí có li độ x1 đến x2 M'2 M'1 ThS. Lê Hải Sơn – 0913.566.569 4
  5. Tóm tắt Vật lý 12  x1 ∆ϕ ϕ 2 − ϕ1 co s ϕ1 = A  ∆t = = với  và ( 0 ≤ ϕ1 ,ϕ2 ≤ π ) ω ω co s ϕ = x2   2 A 10. Chiều dài quỹ đạo: 2A 11. Quãng đường đi trong 1 chu kỳ luôn là 4A; trong 1/2 chu kỳ luôn là 2A. - Quãng đường đi trong l/4 chu kỳ là A khi vật đi từ VTCB đến vị trí biên hoặc ngược lại. - Quãng đường đi trong khoảng thời gian từ t = 0 đến t = n.T/4 là S = nA. - Quãng đường đi trong khoảng thời gian từ t = 0 đến t = n.T/4 + ∆t là S = nA + S2 với S2 = | x(n.T/4 + ∆t) - x(n.T/4)| 12. Quãng đường vật đi được từ thời điểm t1 đến t2.  x1 = Aco s(ωt1 + ϕ )  x = Aco s(ωt2 + ϕ ) Xác định:  và  2 v1 = −ω Asin(ωt1 + ϕ ) v2 = −ω Asin(ωt2 + ϕ ) (v1 và v2 chỉ cần xác định dấu) Phân tích: t2 – t1 = nT + ∆t (n ∈N; 0 ≤ ∆t < T) Quãng đường đi được trong thời gian nT là S1 = 4nA, trong thời gian ∆t là S2. Quãng đường tổng cộng là S = S1 + S2 Lưu ý: + Nếu ∆t = T/2 thì S2 = 2A o Tính S2 bằng cách định vị trí x1, x2 và chiều chuyển động của vật trên trục Ox o Trong một số trường hợp có thể giải bài toán bằng cách sử dụng mối liên hệ giữa dao động điều hoà và chuyển động tròn đều sẽ đơn giản hơn. S o Tốc độ trung bình của vật đi từ thời điểm t1 đến t2: vtb = với S là t2 − t1 quãng đường tính như trên. 13. Bài toán tính quãng đường lớn nhất và nhỏ nhất vật đi được trong khoảng thời gian 0 < ∆t < T/2. Vật có vận tốc lớn nhất khi qua VTCB, nhỏ nhất khi qua vị trí biên nên trong cùng một khoảng thời gian quãng đường đi được càng lớn khi vật ở càng gần VTCB và càng nhỏ khi càng gần vị trí biên. Sử dụng mối liên hệ giữa dao động điều hoà và chuyển đường tròn đều. Góc quét ∆ϕ = ω∆ t. Quãng đường lớn nhất khi vật đi từ M1 đến M2 đối xứng qua trục sin (hình 1) ∆ϕ S Max = 2A sin 2 Quãng đường nhỏ nhất khi vật đi từ M1 đến M2 đối xứng qua trục cos (hình 2) ThS. Lê Hải Sơn – 0913.566.569 5
  6. Tóm tắt Vật lý 12 ∆ϕ S Min = 2 A(1 − cos ) 2 Lưu ý: T o Trong trường hợp ∆t > T/2, tách ∆t = n + ∆t ' , trong đó 2 T T n ∈ N * ;0 < ∆t ' < . Trong thời gian n quãng đường luôn là 2nA. 2 2 Trong thời gian ∆t’ thì quãng đường lớn nhất, nhỏ nhất tính như trên. M 2 M 1 M 2 P ∆ϕ 2 A P A ∆ϕ -A -A P2 O P x O x 1 2 M 1 o Tốc độ trung bình lớn nhất và nhỏ nhất của trong khoảng thời gian ∆t: S S vtbMax = Max và vtbMin = Min với SMax; SMin tính như trên. ∆t ∆t 13. Các bước lập phương trình dao động dao động điều hoà: - Tính ω - Tính A - Tính ϕ dựa vào điều kiện đầu: lúc t = t0 (thường t0 = 0), giải hệ sau:  x = Acos(ωt0 + ϕ )  ⇒ϕ v = −ω Asin(ωt0 + ϕ ) Các trường hợp đặc biệt của ϕ ThS. Lê Hải Sơn – 0913.566.569 6
  7. Tóm tắt Vật lý 12 Lưu ý: o Vật chuyển động theo chiều dương thì v > 0, ngược lại v < 0 o Trước khi tính ϕ cần xác định rõ ϕ thuộc góc phần tư thứ mấy của đường tròn lượng giác (thường lấy -π < ϕ ≤ π) 14. Các bước giải bài toán tính thời điểm vật đi qua vị trí đã biết x (hoặc v, a, Wt, Wđ, F) lần thứ n. - Giải phương trình lượng giác lấy các nghiệm của t, với t > 0 ⇒ phạm vi giá trị của k. - Liệt kê n nghiệm đầu tiên (thường n nhỏ). - Thời điểm thứ n chính là giá trị lớn thứ n. Lưu ý: o Đề ra thường cho giá trị n nhỏ, còn nếu n lớn thì tìm quy luật để suy ra nghiệm thứ n o Có thể giải bài toán bằng cách sử dụng mối liên hệ giữa dao động điều hoà và chuyển động tròn đều 15. Các bước giải bài toán tìm số lần vật đi qua vị trí đã biết x (hoặc v, a, W t, Wđ, F) từ thời điểm t1 đến t2. - Giải phương trình lượng giác được các nghiệm. - Từ t1 < t ≤ t2 ⇒ Phạm vi giá trị của k (với k ∈ Z). - Tổng số giá trị của k chính là số lần vật đi qua vị trí đó. Lưu ý: o Có thể giải bài toán bằng cách sử dụng mối liên hệ giữa dao động điều hoà và chuyển động tròn đều. o Trong mỗi chu kỳ (mỗi dao động) vật qua mỗi vị trí biên 1 lần còn các vị trí khác 2 lần. ThS. Lê Hải Sơn – 0913.566.569 7
  8. Tóm tắt Vật lý 12 16. Các bước giải bài toán tìm li độ, vận tốc dao động sau (trước) thời điểm t một khoảng thời gian ∆t. Biết tại thời điểm t vật có li độ x = x0. - Từ phương trình dao động điều hoà: x = Acos(ω t + ϕ) cho x = x0. Lấy nghiệm ω t + ϕ = α với 0 ≤ α ≤ π ứng với x đang giảm (vật chuyển động theo chiều âm vì v < 0) hoặc ω t + ϕ = - α ứng với x đang tăng (vật chuyển động theo chiều dương). - Li độ và vận tốc dao động sau (trước) thời điểm đó ∆t giây là:  x = Acos(±ω∆t + α )  x = Acos(±ω∆t − α )  hoặc  v = −ω A sin(±ω∆t + α ) v = −ω A sin(±ω∆t − α ) 17. Dao động có phương trình đặc biệt: • x = a ± Acos(ω t + ϕ) với a = const Với biên độ là A, tần số góc là ω , pha ban đầu ϕ; x là toạ độ, x0 = Acos(ω t + ϕ) là li độ; toạ độ vị trí cân bằng x = a, toạ độ vị trí biên x = a ± A ; vận tốc v = x’ = x0’, gia tốc a = v’ = x” = x0” v Hệ thức độc lập: a = -ω 2x0; A = x0 + ( ) 2 2 2 ω • x = a ± Acos (ω t + ϕ) (ta hạ bậc) 2 Với biên độ A/2; tần số góc 2ω , pha ban đầu 2ϕ. II. CON LẮC LÒ XO k 2π m 1 ω 1 k 1. Tần số góc: ω = ; chu kỳ: T = = 2π ; tần số: f = = = . Điều m ω k T 2π 2π m kiện dao động điều hoà: Bỏ qua ma sát, lực cản và vật dao động trong giới hạn đàn hồi. 1 1 2. Cơ năng: W = mω 2 A2 = kA2 2 2 3. Độ biến dạng của lò xo: - Trường hợp lò xo treo thẳng đứng, khi vật ở VTCB: mg ∆l ∆l = ⇒T = 2π k g - Trường hợp lò xo nằm trên mặt phẳng nghiêng một góc α so với phương ngang, khi vật ở VTCB: lò xo mg sin α ∆l = ⇒ k ∆l T = 2π -A g sin α nén -A ∆l ∆l O giãn O giãn A A x ThS. Lê Hải Sơn – 0913.566.569 x 8 Hình a (A < ∆l) Hình b (A > ∆l)
  9. Tóm tắt Vật lý 12 4. Chiều dài của lò xo: - Chiều dài lò xo tại VTCB: lCB = l0 + ∆ l (l0 là chiều dài tự nhiên). - Chiều dài cực tiểu (khi vật ở vị trí cao nhất): lMin = l0 + ∆ l – A - Chiều dài cực đại (khi vật ở vị trí thấp nhất): lMax = l0 + ∆ l + A ⇒ lCB = (lMin + lMax)/2 - Khi A >∆l (Với Ox hướng xuống): o Thời gian lò xo nén 1 lần là thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí x 1 = -∆ l đến x2 = -A. o Thời gian lò xo giãn 1 lần là thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí x1 = -∆ l đến x2 = A, Lưu ý: Trong một dao động (một chu kỳ) lò xo nén 2 lần và giãn 2 lần 0 Giãn A Nén -A l x −∆ Hình vẽ thể hiện thời gian lò xo nén và giãn trong 1 chu kỳ (Ox hướng xuống) 5. Lực kéo về hay lực hồi phục F = -kx = -mω 2x Đặc điểm: ThS. Lê Hải Sơn – 0913.566.569 9
  10. Tóm tắt Vật lý 12 o Là lực gây dao động cho vật. o Luôn hướng về VTCB. o Biến thiên điều hoà cùng tần số với li độ. 6. Lực đàn hồi là lực đưa vật về vị trí lò xo không biến dạng. Có độ lớn Fđh = kx* (x* là độ biến dạng của lò xo). Lưu ý: o Với con lắc lò xo nằm ngang thì lực kéo về và lực đàn hồi là một (vì tại VTCB lò xo không biến dạng) o Với con lắc lò xo thẳng đứng hoặc đặt trên mặt phẳng nghiêng: Độ lớn lực đàn hồi có biểu thức: Fđh = k|∆ l + x| với chiều dương hướng xuống. Fđh = k|∆ l - x| với chiều dương hướng lên. Lực đàn hồi cực đại (lực kéo): FMax = k(∆l + A) = FKmax (lúc vật ở vị trí thấp nhất). Lực đàn hồi cực tiểu: Nếu A < ∆l ⇒ FMin = k(∆l - A) = FKMin Nếu A ≥ ∆l ⇒ FMin = 0 (lúc vật đi qua vị trí lò xo không biến dạng). Lực đẩy (lực nén) đàn hồi cực đại: FNmax = k(A - ∆l) (lúc vật ở vị trí cao nhất). 7. Một lò xo có độ cứng k, chiều dài l được cắt thành các lò xo có độ cứng k1, k2, … và chiều dài tương ứng là l1, l2, … thì có: kl = k1l1 = k2l2 = … 8. Ghép lò xo: 1 1 1 - Nối tiếp: = + + ... k k1 k2 ⇒ cùng treo một vật khối lượng như nhau thì: T2 = T12 + T22 - Song song: k = k1 + k2 + … 1 1 1 ⇒ cùng treo một vật khối lượng như nhau thì: T 2 = T 2 + T 2 + ... 1 2 9. Gắn lò xo k vào vật khối lượng m1 được chu kỳ T1, vào vật khối lượng m2 được T2, vào vật khối lượng m1+m2 được chu kỳ T3, vào vật khối lượng m1 – m2 (m1 > m2) được chu kỳ T4. Thì ta có: T3 = T1 + T2 và T4 = T1 − T2 2 2 2 2 2 2 10. Đo chu kỳ bằng phương pháp trùng phùng: - Để xác định chu kỳ T của một con lắc lò xo (con lắc đơn) người ta so sánh với chu kỳ T0 (đã biết) của một con lắc khác (T ≈ T0). - Hai con lắc gọi là trùng phùng khi chúng đồng thời đi qua một vị trí xác định theo cùng một chiều. TT - Thời gian giữa hai lần trùng phùng θ = T − T 0 0 o Nếu T > T0 ⇒ θ = (n+1)T = nT0. o Nếu T < T0 ⇒ θ = nT = (n+1)T0. với n ∈ N* ThS. Lê Hải Sơn – 0913.566.569 10
  11. Tóm tắt Vật lý 12 III. CON LẮC ĐƠN g 2π l 1 ω 1 g 1. Tần số góc: ω = ; chu kỳ: T = = 2π ; tần số: f = = = . Điều l ω g T 2π 2π l kiện dao động điều hoà: Bỏ qua ma sát, lực cản và α 0
  12. Tóm tắt Vật lý 12 5. Cơ năng: 1 1 mg 2 1 1 W= mω 2 S02 = S0 = mglα 0 = mω 2l 2α 02 2 2 2 l 2 2 6. Tại cùng một nơi con lắc đơn chiều dài l1 có chu kỳ T1, con lắc đơn chiều dài l2 có chu kỳ T2, con lắc đơn chiều dài l1 + l2 có chu kỳ T2,con lắc đơn chiều dài l1 - l2 (l1>l2) có chu kỳ T4. Thì ta có: T32 = T12 + T22 và T42 = T12 − T22 7. Khi con lắc đơn dao động với α0 bất kỳ. Cơ năng, vận tốc và lực căng của sợi dây con lắc đơn lần lượt là W = mgl(1-cosα0) v2 = 2gl(cosα – cosα0) TC = mg(3cosα – 2cosα0) Lưu ý: o Các công thức này áp dụng đúng cho cả khi α0 có giá trị lớn. o Khi con lắc đơn dao động điều hoà (α0 0 thì đồng hồ chạy chậm (đồng hồ đếm giây sử dụng con lắc đơn). o Nếu ∆T < 0 thì đồng hồ chạy nhanh o Nếu ∆T = 0 thì đồng hồ chạy đúng ∆T o Thời gian chạy sai mỗi ngày (24h = 86400s): θ = 86400( s) T 11. Đồng hồ đúng ứng với con lắc đơn có chu kỳ T, đồng hồ sai ứng với con lắc đơn có chu kỳ T’: ThS. Lê Hải Sơn – 0913.566.569 12
  13. Tóm tắt Vật lý 12 - Khi đồng hồ chạy sai chỉ A (s) thì đồng hồ chạy đúng chỉ: A T' l g ' B= T '= A . = A . . T T l g' - Khi đồng hồ chạy đúng chỉ A (s) thì đồng hồ chạy đúng chỉ: A T l g' B= T = A. = A. . T' T' l g ' 12. Khi con lắc đơn chịu thêm tác dụng của lực phụ không đổi. Lực phụ không đổi thường là: - Lực quán tính: ur r ur r F = −ma , độ lớn F = ma ( F ↑↓ a ) Lưu ý: r r r o Chuyển động nhanh dần đều a ↑↑ v ( v có hướng chuyển động) r r o Chuyển động chậm dần đều a ↑↓ v - Lực điện trường: ur u r F = qE , độ lớn F = | q| E ur ur ur ur Nếu q > 0 ⇒ F ↑↑ E ; còn nếu q < 0 ⇒ F ↑↓ E . - Lực đẩy Ácsimét: ur F = DgV ( F luông thẳng đứng hướng lên) Trong đó: D là khối lượng riêng của chất lỏng hay chất khí. g là gia tốc rơi tự do. Vuu thr tích của phần vật chìm trong chất lỏng hay chất khí đó. ể r là u u r Khi đó: P ' = P + F gọi là trọng lực hiệu dụng hay trong lực biểu kiến (có vai ur u uu u F r r r trò như trọng lực P ). g ' = g + gọi là gia tốc trọng trường hiệu dụng hay gia tốc m trọng trường biểu kiến. l Chu kỳ dao động của con lắc đơn khi đó: T ' = 2π g' Các trường hợp đặc biệt: ur o F có phương ngang:  Tại VTCB dây treo lệch với phương thẳng đứng một góc có: F tan α = P F  g ' = g 2 + ( )2 m ThS. Lê Hải Sơn – 0913.566.569 13
  14. Tóm tắt Vật lý 12 ur F o F có phương thẳng đứng thì g ' = g ± m ur F  Nếu F hướng xuống thì g ' = g + m ur F  Nếu F hướng lên thì g'= g− m IV. CON LẮC VẬT LÝ mgd I 1 mgd 1. Tần số góc: ω = ; chu kỳ: T = 2π ; tần số f = I mgd 2π I Trong đó: m (kg) là khối lượng vật rắn d (m) là khoảng cách từ trọng tâm đến trục quay I (kgm2) là mômen quán tính của vật rắn đối với trục quay 2. Phương trình dao động α = α0cos(ω t + ϕ). Điều kiện dao động điều hoà: Bỏ qua ma sát, lực cản và α 0
  15. Tóm tắt Vật lý 12 Ay ⇒ A = Ax2 + Ay và tan ϕ = 2 với ϕ ∈[ϕ Min;ϕ Max] Ax VI. DAO ĐỘNG TẮT DẦN – DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC - CỘNG HƯỞNG 1. Một con lắc lò xo dao động tắt dần x với biên độ A, hệ số ma sát µ. - Quãng đường vật đi được đến ∆ Α kA 2 ω A 2 2 t lúc dừng lại là: S = = O 2µ mg 2µ g - Độ giảm biên độ sau mỗi chu 4 µ mg 4 µ g kỳ là: ∆A = = 2 k ω T A Ak ω2 A - Số dao động thực hiện được: N = = = ∆A 4 µ mg 4 µ g AkT πω A - Thời gian vật dao động đến lúc dừng lại: ∆t = N .T = = (Nếu coi 4 µ mg 2µ g 2π dao động tắt dần có tính tuần hoàn với chu kỳ T = ) ω 3. Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi: f = f0 hay ω = ω 0 hay T = T0. Với f, ω , T và f0, ω 0, T0 là tần số, tần số góc, chu kỳ của lực cưỡng bức và của hệ dao động. ThS. Lê Hải Sơn – 0913.566.569 15
  16. Tóm tắt Vật lý 12 CHƯƠNG 3. SÓNG CƠ I. SÓNG CƠ HỌC 1. Bước sóng: λ = vT = v/f Trong đó: λ: Bước sóng (m); T: Chu kỳ của sóng (s); f : Tần số của sóng (Hz); v: Tốc độ truyền sóng (có đơn vị tương ứng với đơn vị của λ) 2. Phương trình sóng x x O M Tại điểm O: uO = Acos(ω t + ϕ) Tại điểm M cách O một đoạn x trên phương truyền sóng: - Nếu sóng truyền theo chiều dương của trục Ox thì x x uM = AMcos(ω t + ϕ - ω ) = AMcos(ω t + ϕ - 2π ) v λ - Nếu sóng truyền theo chiều âm của trục Ox thì : x x uM = AMcos(ω t + ϕ + ω ) = AMcos(ω t + ϕ + 2π ) v λ 3. Độ lệch pha giữa hai điểm cách nguồn một khoảng x1, x2 x1 − x2 x1 − x2 ∆ϕ = ω = 2π v λ Nếu 2 điểm đó nằm trên một phương truyền sóng và cách nhau một khoảng x thì: x x ∆ϕ = ω = 2π v λ Lưu ý: Đơn vị của x, x1, x2, λ và v phải tương ứng với nhau 4. Trong hiện tượng truyền sóng trên sợi dây, dây được kích thích dao động bởi nam châm điện với tần số dòng điện là f thì tần số dao động của dây là 2f. II. SÓNG DỪNG 1. Một số chú ý - Đầu cố định hoặc đầu dao động nhỏ là nút sóng. - Đầu tự do là bụng sóng - Hai điểm đối xứng với nhau qua nút sóng luôn dao động ngược pha. - Hai điểm đối xứng với nhau qua bụng sóng luôn dao động cùng pha. ThS. Lê Hải Sơn – 0913.566.569 16
  17. Tóm tắt Vật lý 12 - Các điểm trên dây đều dao động với biên độ không đổi ⇒ năng lượng không truyền đi - Khoảng thời gian giữa hai lần sợi dây căng ngang (các phần tử đi qua VTCB) là nửa chu kỳ. 2. Điều kiện để có sóng dừng trên sợi dây dài l: λ - Hai đầu là nút sóng: l = k (k ∈ N * ) 2 Số bụng sóng = số bó sóng = k Số nút sóng = k + 1 λ - Một đầu là nút sóng còn một đầu là bụng sóng: l = (2k + 1) (k ∈ N ) 4 Số bó sóng nguyên = k Số bụng sóng = số nút sóng = k + 1 3. Phương trình sóng dừng trên sợi dây CB (với đầu C cố định hoặc dao động nhỏ là nút sóng) - Đầu B cố định (nút sóng): Phương trình sóng tới và sóng phản xạ tại B: u B = Acos2π ft và u 'B = − Acos2π ft = Acos(2π ft − π ) Phương trình sóng tới và sóng phản xạ tại M cách B một khoảng d là: d d uM = Acos(2π ft + 2π ) và u 'M = Acos(2π ft − 2π − π ) λ λ Phương trình sóng dừng tại M: u M = u M + u 'M d π π d π uM = 2 Acos(2π + )cos(2π ft − ) = 2 Asin(2π )cos(2π ft + ) λ 2 2 λ 2 Biên độ dao động của phần tử tại M: d π d AM = 2 A cos(2π + ) = 2 A sin(2π ) λ 2 λ - Đầu B tự do (bụng sóng): Phương trình sóng tới và sóng phản xạ tại B: u B = u 'B = Acos2π ft Phương trình sóng tới và sóng phản xạ tại M cách B một khoảng d là: d d uM = Acos(2π ft + 2π ) và u 'M = Acos(2π ft − 2π ) λ λ Phương trình sóng dừng tại M: u M = u M + u 'M d uM = 2 Acos(2π )cos(2π ft ) λ Biên độ dao động của phần tử tại M: d AM = 2 A cos(2π ) λ ThS. Lê Hải Sơn – 0913.566.569 17
  18. Tóm tắt Vật lý 12 Lưu ý: o Với x là khoảng cách từ M đến đầu nút sóng thì biên độ: x AM = 2 A sin(2π ) λ o Với x là khoảng cách từ M đến đầu bụng sóng thì biên độ: d AM = 2 A cos(2π ) λ III. GIAO THOA SÓNG Giao thoa của hai sóng phát ra từ hai nguồn sóng kết hợp S1, S2 cách nhau một khoảng l: Xét điểm M cách hai nguồn lần lượt d1, d2 Phương trình sóng tại 2 nguồn u1 = Acos(2π ft + ϕ1 ) và u2 = Acos(2π ft + ϕ2 ) Phương trình sóng tại M do hai sóng từ hai nguồn truyền tới: d1 d u1M = Acos(2π ft − 2π + ϕ1 ) và u2 M = Acos(2π ft − 2π 2 + ϕ 2 ) λ λ Phương trình giao thoa sóng tại M: uM = u1M + u2M  d − d ∆ϕ   d1 + d 2 ϕ1 + ϕ2  uM = 2 Acos π 1 2 +  cos  2π ft − π λ + 2   λ 2    Biên độ dao động tại M:  d − d ∆ϕ  AM = 2 A cos  π 1 2 +  với ∆ϕ = ϕ1 − ϕ 2  λ 2  Chú ý: l ∆ϕ l ∆ϕ o Số cực đại: − +
  19. Tóm tắt Vật lý 12 - Điểm dao động cực đại: λ d1 – d2 = (2k+1) (k∈Z) 2 Số đường hoặc số điểm (không tính hai nguồn): l 1 l 1 − −
  20. Tóm tắt Vật lý 12 o Tần số do ống sáo phát ra (một đầu bịt kín, một đầu để hở ⇒ một đầu là nút sóng, một đầu là bụng sóng): v f = (2k + 1) ( k ∈ N) 4l v Ứng với k = 0 ⇒ âm phát ra âm cơ bản có tần số f1 = 4l k = 1,2,3… có các hoạ âm bậc 3 (tần số 3f1), bậc 5 (tần số 5f1)… V. HIỆU ỨNG ĐỐP-PLE 1. Nguồn âm đứng yên, máy thu chuyển động với vận tốc vM. - Máy thu chuyển động lại gần nguồn âm thì thu được âm có tần số: v + vM f '= f v - Máy thu chuyển động ra xa nguồn âm thì thu được âm có tần số: v − vM f "= f v 2. Nguồn âm chuyển động với vận tốc vS, máy thu đứng yên. - Máy thu chuyển động lại gần nguồn âm với vận tốc vM thì thu được âm có tần số: v f '= f v − vS - Máy thu chuyển động ra xa nguồn âm thì thu được âm có tần số: v f "= f v + vS Với v là vận tốc truyền âm, f là tần số của âm. Chú ý: v ± vM o Có thể dùng công thức tổng quát: f ' = f v mvS o Máy thu chuyển động lại gần nguồn thì lấy dấu “+” trước vM, ra xa thì lấy dấu “-”. o Nguồn phát chuyển động lại gần nguồn thì lấy dấu “-” trước vS, ra xa thì lấy dấu “+”. ThS. Lê Hải Sơn – 0913.566.569 20
Đồng bộ tài khoản