Chuyên đ:
GI I NHANH t ng h p dao đ ng đi u hoà cùng ph ng cùng t n s ươ
A.KI N TH C:
1. T ng h p hai dao đ ng đi u hoà cùng ph ng cùng t n s nh sau: ươ ư
x1 = A1cos (ωt + ϕ1) và x2 = A2cos (ωt + ϕ2) thì: x = x1 + x2 thì ta đ c x = ượ Acos (ωt + ϕ) . V i:
A2=A12+ A22+2A1A2cos (ϕ2 - ϕ1); ϕ: tan ϕ =
2211
2211
coscos
sinsin
ϕϕ
ϕϕ
AA
AA
+
+
v i ϕ1ϕϕ2 (n u ếϕ1ϕ2 )
2.N u m t v t tham gia đ ng th i nhi u dao đ ng đi u hoà cùng ph ng cùng t n s :ế ươ
x1 = A1cos (ωt + ϕ1), x2 = A2cos (ωt + ϕ2) và x3 = A3cos (ωt + ϕ3) ... thì dao đ ng t ng h p cũng là dao đ ng
đi u hoà cùng ph ng cùng t n s : x = Acos ( ươ ωt + ϕ) .
Chi u lên tr c Ox và tr c Oy trong h xOy. ế Ta đ c: ượ Ax = Acos ϕ = A1cos ϕ1+ A2cos ϕ2+ A3cos ϕ3 + ..
và Ay = A sin ϕ = A1sin ϕ1+ A2sin ϕ2+ A3sin ϕ3 + ..
Biên đ : : A =
2 2
x y
A A
+
và Pha ban đ u ϕ : tan ϕ =
y
x
A
A
v i ϕ [ϕ Min, ϕ Max]
3.Khi bi t dao đ ng thành ph nế x1=A1cos (ωt + ϕ1) và dao đ ng t ng h p x = Acos( ωt + ϕ) thì dao
đ ng thành ph n còn l i là x2 =x - x1 . v i x2 = A2cos (ωt + ϕ2) .
Biên đ : A22=A2+ A12-2A1Acos(ϕ -ϕ1); Pha tan ϕ2=
1 1
1 1
sin sin
cos cos
A A
A A
ϕ ϕ
ϕ ϕ
v i ϕ1ϕϕ2 (n u ếϕ1ϕ2)
4.Nh c đi m c a ph ng pháp trên khi làm tr c nghi mượ ươ :
-Xác đ nh Aϕ  c a dao đ ng t ng h p theo ph ng pháp trên m t nhi u th i gian và d nh m ươ
l n.Vi c bi u di n gi n đ véct , đôi khi khó bi u di n đ c v i nh ng bài toán t ng h p t 3 dao đ ng ơ ượ
tr lên.
-Xác đ nh góc ϕ hay ϕ2 th t s khó khăn đ i v i h c sinh b i vì cùng m t giá tr tanϕ  luôn t n t i hai
giá tr c a ϕ (ví d : tanϕ=1 thì ϕ = π/4 ho c -3π/4), v y ch n giá tr nào cho phù h p v i bài toán!.
B. PH NGƯƠ PHÁP: Dùng máy tính CASIO fx – 570ES, 570ES Plus ho c CASIO fx – 570MS.
1. C s lý thuy tơ ế :
+Dao đ ng đi u hoà  x = Acos(ωt + ϕ) có th đ c bi u di n b ng vect quay ượ ơ
ur
A
có đ dài t l v i
biên đ A và t o v i tr c hoành m t góc b ng góc pha ban đ u ϕ. Ho c cũng có th bi u di n b ng s
ph c d i d ng ướ : z = a + bi
+Trong t a đ c c: z =A(sinϕ +i cosϕ) (v i môđun: A=
2 2
a b+
) hay Z = Aej(ωt + ϕ).
+Vì các dao đ ng có cùng t n s góc ω nên th ng vi t quy c ườ ế ướ z = AeJϕ, trong máy tính CASIO fx-
570ES kí hi u d i d ng là ướ : r θ (ta hi u là: A ϕ).
c bi t giác s ϕ trong ph m vi : -1800< ϕ < 1800 hay -π<ϕ < π r t phù h p v i bài toán t ng h p dao
đ ng trên. V y t ng h p các dao đ ng đi u hoà cùng ph ng, cùng t n s b ng ph ng pháp Frexnen ươ ươ
đ ng nghĩa v i vi c c ng các s ph c bi u di n c a các dao đ ng đó.
2.Ch n ch đ ế th c hi n phép tính v s ph c c a máy tính: CASIO fx – 570ES, 570ES Plus
Các b c ướ Ch n ch đ ế Nút l nhÝ nghĩa- K t quế
Cài đ t ban đ u (Reset all): B m: SHIFT 9 3 = = Reset all
Ch đ nh d ng nh p / xu t toán B m: SHIFT MODE 1 Màn hình xu t hi n Math.
Th c hi n phép tính v s ph c B m: MODE 2 Màn hình xu t hi n CMPLX
D ng to đ c c: rθ (ta
hiêu:Aϕ )
B m: SHIFT MODE 3 2 Hi n th s ph c ki u r θ
D ng to đ đ các: a + ib.B m: SHIFT MODE 3 1 Hi n th s ph c ki u a+bi
Ch n đ n v đo góc là đ ( ơ D) B m: SHIFT MODE 3 Màn hình hi n th ch D
Ch n đ n v đo góc là Rad ( ơ R) B m: SHIFT MODE 4 Màn hình hi n th ch R
Đ nh p ký hi u g óc B m SHIFT (-). Màn hình hi n th ký hi u
Ví d: Cách nh p: Máy tính CASIO fx – 570ES
Cho: x= 8cos(ωt+ π/3) s đ c bi u di n v i s ph c ượ 8 600 hay 8π /3 ta làm nh sau: ư
B m: MODE 2 xu t hi n ch CMPLX
-Ch n mode: B m máy: MODE 2 màn hình xu t hi n ch CMPLX
-Ch n đ n v đo góc là đ ( ơ D) ta b m: SHIFT MODE 3 trên màn hình hi n th ch D
-Nh p máy: 8 SHIFT (-) 60 s hi n th là: 8 60
-Ch n đ n v đo góc là Rad ( ơ R) ta b m: SHIFT MODE 4 trên màn hình hi n th ch R
-Nh p máy: 8 SHIFT (-) (π:3 s hi n th là: 8
1π
3
Kinh nghi m: Nh p v i đ n v ơ đ nhanh h n đ n v ơ ơ rad
nh ng k t qu sau cùng c n ph i chuy n sang đ n v ư ế ơ rad
cho nh ng bài toán theo đ n v ơ rad. (Vì nh p theo đ n v ơ
rad ph i có d u ngo c đ n ‘(‘‘)’nên thao tác nh p lâu h n, ơ ơ
ví d: Nh p 90 đ thì nhanh h n nh p ( ơ π/2)
B ng chuy n đ i đ n v góc: ơ ϕ(Rad)=
φ(D).π
180
Đ n v góc (Đ )ơ 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 18
0
360
Đ n v gócơ
(Rad)
1π
6
1π
4
1π
3
1π
2
2π
3
5π
6
π2π
3.L u ý :ưKhi th c hi n phép tính k t qu đ c hi n th d ng đ i sế ượ : a +bi (ho c d ng c c: A
ϕ
).
-Chuy n t d ng : a + bi sang d ng: A ϕ , b m SHIFT 2 3 =
Ví d: Nh p: 8 SHIFT (-) (π:3 ->N u hi n thếểị: 4+ 4
3
i .Ta b m phím SHIFT 2 3 = k t qu :ế 8
1π
3
-Chuy n t d ng A ϕ sang d ng : a + bi : b m SHIFT 2 4 =
Ví d : Nh p: 8 SHIFT (-) (π:3 -> N u hi n th : ếểị8
1π
3
, ta b m phím SHIFT 2 4 =k t quế :4+4
3
i
4. Tìm dao đ ng t ng h p xác đ nh A và
ϕ
b ng cách dùng máy tính th c hi n phép c ng :
a.V i máy FX570ES: B m MODE 2 màn hình xu t hi n ch : CMPLX.
-Ch n đ n v đo góc là đ b m: ơ SHIFT MODE 3 màn hình hi n th ch D
(ho c Ch n đ n v góc là Rad b m: ơ SHIFT MODE 4 màn hình hi n th ch R )
-Nh p A1 SHIFT (-) φ1, + Nh p A2 SHIFT (-) φ2 nh n = hi n th k t qu ...... ế
(N u hi n th s ph c ế d ng: a+bi thì b m SHIFT 2 3 = hi n th k t qu ế : Aϕ )
b.V i máy FX570MS : B m ch n MODE 2 màn hình xu t hi n ch : CMPLX.
Nh p A1 SHIFT (-) φ1 + Nh p A2 SHIFT (-) φ2 =
Sau đó b m SHIFT + = hi n th k t qu là: ế A. SHIFT = hi n th k t qu ế : φ
c.L u ý Ch đ hi n th n hình k t qu :ư ế ế
Sau khi nh p ta n d u = có th hi n th k t qu d i d ng s ế ướ vô t, mu n k t qu d i d ng ế ướ th p
phân ta n SHIFT = (ho c dùng phím SD ) đ chuy n đ i k t qu ế Hi n th .
d.Các ví d :
Ví d 1: M t v t th c hi n đ ng th i hai dao đ ng đi u hòa cùng ph ng, cùng t n s có ph ng trình: ươ ươ
x1 = 5cos(
π
t +
π
/3) (cm); x2 = 5cos
π
t (cm). Dao đ ng t ng h p c a v t có ph ng trình ươ
B m SHIFT 2 màn hình xu t hi n nh hình bên ư
N u b m ti p phím ế ế 3 = k t qu ế d ng c c ( r θ )
N u b m ti p phím ế ế 4 = k t qu ế d ng ph c ( a+bi )
( đang th c hi n phép tính )
A. x = 5
3
cos(
π
t -
π
/4 ) (cm) B.x = 5
3
cos(
π
t +
π
/6) (cm)
C. x = 5cos(
π
t +
π
/4) (cm) D.x = 5cos(
π
t -
π
/3) (cm) Đáp án B
Ph ng pháp truy n th ngươ Ph ng pháp dùng s ph cươ
Biên đ :
2 2
1 2 1 2 2 1
2. .cos( )= + + AA A A A
ϕ ϕ
Pha ban đ u ϕ: tan ϕ =
Th s :(B m máy tính)ế
A=
2 2
5 5 2.5.5.cos( / 3) 5 3+ + =
π
(cm)
tan ϕ =
5.sin( / 3) 5.sin 0 5. 3 / 2 3
1
5cos( / 3) 5.cos0 3
5. 1
2
+= =
++
π
π
=>
ϕ = π/6. V y :x = 5
3
cos(
π
t +
π
/6) (cm)
Gi i 1: V i máy FX570ES: B m: MODE 2
n v đo góc là đ (ơ D)b m: SHIFT MODE 3
Nh p: 5 SHIFT (-) (60) + 5 SHIFT (-) 0 =
Hi n th k t qu : ế 5
3
30
V y :x = 5
3
cos(
π
t +
π
/6) (cm)
(N u Hi n th d ng đ cácế :
15 5 3
2 2
+i
thì
B m SHIFT 2 3 = Hi n th : 5
3
30 )
Ch n B
Gi i 2: Dùng đ n v đo góc là ơ Rad (R): SHIFT MODE 4
B m MODE 2 màn hình xu t hi n: CMPLX. Tìm dao đ ng t ng h p:
Nh p: 5 SHIFT (-). (π/3) + 5 SHIFT (-) 0 = Hi n th : 5
3
1π
6
Hay: x = 5
3
cos(
π
t +
π
/6) (cm)
Ví d 2 : M t v t th c hi n đ ng th i 2 dao đ ng đi u hoà cùng ph ng, cùng t n s có ph ng trình: ươ ươ
x1 = 3cos(ωt + π/2) cm, x2 = cos(ωt + π) cm. Ph ng trình dao đ ng t ng h p:ươ
A. x = 2cos(ωt - π/3) cm B. x = 2cos(ωt + 2π/3)cm C. x = 2cos(ωt + 5π/6) cm D. x = 2cos(ωt - π/6) cm
Cách 1:
( )
2 2
1 2 1 2 2 1
1 1 2 2
1 1 2 2
2 cos 2
2
3 sin 1.sin
:sin sin 2
3
2
tan 3
cos cos 3
3 cos 1.cos
23
A A A A A cm
HD A A
A A
ϕ ϕ
π
πϕ
π
ϕ ϕ π
ϕ ϕ
ππ
ϕ ϕ πϕ
= + + =
=
+
+
= = = =
+
+=
Đáp án B
Cách 2: Dùng máy tính:V i máy FX570ES : B m MODE 2 màn hình xu t hi n ch : CMPLX
Ch n ch đ máy tính ế theo đ : SHIFT MODE 3
Tìm dao đ ng t ng h p: Nh p máy:
3
SHIFT (-). (90) + 1 SHIFT (-). 180 = Hi n th :2 120
Ví d 3 : M t v t th c hi n đ ng th i 2 dao đ ng đi u hoà cùng ph ng, cùng t n s có ph ng trình: ươ ươ
x1 = 3cos(ωt - π/2) cm, x2 = cos(ωt) cm. Ph ng trình dao đ ng t ng h p:ươ
A. x = 2cos(ωt - π/3) cm B.x = 2cos(ωt + 2π/3)cm C.x = 2cos(ωt + 5π/6) cm D.x = 2cos(ωt - π/6) cm
Cách 1:
( )
2 2
1 2 1 2 2 1
1 1 2 2
1 1 2 2
2 cos 2
2
3 sin 1.sin 0
:sin sin 3
2
tan 3
s s 3
3 cos 1.cos0
23
A A A A A cm
HD A A
A co A co
ϕ ϕ
π
πϕ
ϕ ϕ π
ϕ ϕ
ππ
ϕ ϕ ϕ
= + + =
=
+
+
= = = =
+
+=
Đáp án A
Cách 2: Dùng máy tính:V i máy FX570ES : B m MODE 2 màn hình xu t hi n ch : CMPLX
Ch n ch đ máy tính theo ế radian(R): SHIFT MODE 4
Tìm dao đ ng t ng h p: Nh p máy::
3
SHIFT (-). (-π/2) + 1 SHIFT (-) 0 = Hi n th :2 -π/3
2211
2211
coscos
sinsin
ϕϕ
ϕϕ
AA
AA
+
+
Ví d 4 : M t v t đ ng th i tham gia 3 dao đ ng cùng ph ng có ph ng trình dao đ ng: x ươ ươ 1= 2
3
cos(2πt
+
3
π
) cm, x2 = 4cos (2πt +
6
π
) cm ;x3= 8cos (2πt -
2
π
) cm. Giá tr v n t c c c đ i c a v t và pha ban đ u c a
dao đ ng l n l t là: ượ
A. 12πcm/s và
6
π
rad . B. 12πcm/s và
3
π
rad. C. 16πcm/s và
6
π
rad. D. 16πcm/s
6
π
rad.
HD: Cách 1: T ng h p x2 vµ x3 có:
π π
+
π
ϕ = = ϕ =
π π
+
23 23
4sin 8sin
6 2
tan 3 3
4cos 8cos
6 2
π
= + + ∆ϕ = = π
2 2
23 23
A 4 8 2.4.8.cos 4 3 x 4 3sin 2 t 3
T ng h p x23 vµ x1 có:
π π
+
ϕ = =
π π
+
2 3sin 4 3sin 1
3 3
tan
3
2 3 cos 4 3 cos
3 3
Đáp án A
( ) ( )
= + + ∆ϕ =
2 2
A 2 3 4 3 2.2 3.4 3 cos 6
( )
π π
= π = ω = π ϕ =
max
x 6cos 2 t cm v A 12 ; rad
6 6
Cách 2: V i máy FX570ES: B m: MODE 2 n v đo góc là đ (ơ D)b m: SHIFT MODE 3
Nh p: 2
3
SHIFT (-) 60 + 4 SHIFT (-) 30 + 8 SHIFT (-) -90 = Hi n th k t qu : ế 6-30
( N u hi n th d ng ế : 3
3
-3i thì b m SHIFT 2 3 = Hi n th : 6 -30 ) => vmax= Aω =12π (cm/s) ; ϕ=π/6
Ví d 5 : M t v t th c hi n đ ng th i hai dao đ ng đi u hoà cùng ph ng, cùng t n s ươ
x1= cos(2πt + π)(cm), x2 =
3
.cos(2πt - π/2)(cm). Ph ng trình c a dao đ ng t ng h p ươ
A. x = 2.cos(2πt - 2π/3) (cm) B. x = 4.cos(2πt + π/3) (cm)
C. x = 2.cos(2πt + π/3) (cm) D. x = 4.cos(2πt + 4π/3) (cm)
Gi i: V i máy FX570ES : B m MODE 2 màn hình xu t hi n ch : CMPLX
Ch n đ n v đo góc là ơ rad (R): SHIFT MODE 4
-Nh p máy: 1 SHIFT(-) π +
3
SHIFT(-) (-π/2 = Hi n th 2-
2π
3
. Đáp án A
Ví d 6 : M t v t dao đ ng đi u hòa xung quanh v trí cân b ng d c theo tr c x’Ox có li đ
)()
2
2cos(
3
4
))(
6
2cos(
3
4cmtcmtx
π
π
π
π
+++=
. Biên đ và pha ban đ u c a dao đ ng là:
A.
.
3
;4 radcm
π
B.
.
6
;2 radcm
π
C.
.
6
;34 radcm
π
D.
.
3
;
3
8radcm
π
Đáp án A
Gi i 1: V i máy FX570ES : B m MODE 2 màn hình xu t hi n ch : CMPLX
Ch n đ n v đo góc là ơ radian(R): SHIFT MODE 4
Nh p máy:
4
3>
>
SHIFT (-). (π/6) +
4
3>
>
SHIFT (-). (π/2 = Hi n th : 4
1π
3
Gi i 2: V i máy FX570ES : Ch n đ n v đo góc là đ ơ Degre(D): SHIFT MODE 3
Nh p máy:
4
3>
>
SHIFT (-). 30 +
4
3>
>
SHIFT (-). 90 = Hi n th : 4 60
Ví d 7 : Ba dao đ ng đi u hòa cùng ph ng, cùng t n s có ph ng trình l n l t là x ươ ươ ượ 1= 4 cos(πt - π/2)
(cm) , x2= 6cos(πt +π/2) (cm) và x3=2cos(πt) (cm). Dao đ ng t ng h p c a 3 dao đ ng này có biên đ
pha ban đ u là
A. 2
2
cm; π/4 rad B. 2
3
cm; - π/4 rad C.12cm; + π/2 rad D.8cm; - π/2 rad
Gi i: V i máy FX570ES : B m ch n MODE 2 màn hình xu t hi n ch : CMPLX
Ch n đ n v góc ơ tính rad (R). SHIFT MODE 4 Tìm dao đ ng t ng h p, nh p máy:
4 SHIFT(-) (- π/2) + 6 SHIFT(-) (π/2) + 2 SHIFT(-) 0 = Hi n th : 2
2
π/4. Ch n A
Ví d 8 : Dao đ ng t ng h p c a hai dao đ ng đi u hòa cùng ph ng, cùng t n s ươ
x1= a
2
cos(πt+π/4)(cm) và x2 = a.cos(πt + π) (cm) có ph ng trình dao đ ng t ng h pươ
A. x = a
2
cos(πt +2π/3)(cm) B. x = a.cos(πt +π/2)(cm)
C. x = 3a/2.cos(πt +π/4)(cm) D. x = 2a/3.cos(πt +π/6)(cm) Ch n B
Gi i: V i máy FX570ES : B m ch n MODE 2 màn hình xu t hi n ch : CMPLX
ch n đ n v góc tính theo ọơị đ (D) B m : SHIFT MODE 3 ( L u ý : Không nh p a)ư
Tìm dao đ ng t ng h p: Nh p máy :
2
SHIFT(-)45 + 1 SHIFT(-)180 = Hi n th : 1 90,
e. Tr c nghi m v n d n g :
Câu 1: Cho hai dao đ ng đi u hòa cùng ph ng, cùng t n s x ươ 1=
3
cos(5πt +π/2) (cm) và
x2 =
3
cos( 5πt + 5π/6)(cm). Ph ng trình dao đ ng t ng h p làươ
A. x = 3 cos ( 5πt + π/3) (cm). B. x = 3 cos ( 5πt + 2π/3) (cm).
C. x= 3 cos ( 5πt - 2π/3) (cm). D. x = 4 cos ( 5πt + π/3) (cm) Đáp án B
Câu 2: M t v t th c hi n đ ng th i hai dao đ ng đi u hòa cùng ph ng, cùng t n s theo các ph ng ươ ươ
trình: x1 = 4cos(πt )(cm) và x2 = 4
3
cos(πt + π/2) (cm). Ph ng trình c a dao đ ng t ng h p ươ
A. x = 8cos(πt + π/3) (cm) B. x = 8cos(πt -π/6) (cm)
C. x = 8cos(πt - π/3) (cm) D. x = 8cos(πt + π/6) (cm) Đáp án A
Câu 3: M t v t th c hi n đ ng th i hai dao đ ng đi u hòa cùng ph ng, cùng t n s theo các ph ng ươ ươ
trình: x1 = acos(πt + π/2)(cm) và x2 = a
3
cos(πt) (cm). Ph ng trình c a dao đ ng t ng h p ươ
A. x = 2acos(πt + π/6) (cm) B. x = 2acos(πt -π/6) (cm)
C. x = 2acos(πt - π/3) (cm) D. x = 2acos(πt + π/3) (cm) Đáp án A
5. Tìm dao đ ng thành ph n ( xác đ nh A 2
ϕ
2 ) b ng cách dùng máy tính th c hi n phép tr :
Ví d tìm dao đ ng thành ph n x2: x2 =x - x1 v i: x2 = A2cos(ωt + ϕ2)
Xác đ nh A2ϕ2?
a.V i máy FX570ES : B m MODE 2 màn hình xu t hi n ch : CMPLX
-Ch n đ n v đo góc là ơ đ ta b m: SHIFT MODE 3 màn hình hi n th ch D
(ho c Ch n đ n v đo góc là ơ Radian ta b m: SHIFT MODE 4 màn hình hi n th ch R )
Nh p A , b m SHIFT (-) nh p φ; b m - (tr ), Nh p A1 , b m SHIFT (-) nh p φ1 , nh n = k t quế .
(N u hi n th s ph c thì b m ế SHIFT 2 3 = hi n th k t qu trên màn hình là: ế A2 ϕ2
b.V i máy FX570MS : B m MODE 2n hình xu t hi n ch : CMPLX
Nh p A , b m SHIFT (-) nh p φ ;b m - (tr ), Nh p A1 , b m SHIFT (-) nh p φ1 nh n =
Sau đó b m SHIFT + = hi n th k t qu là: ế A2. b m SHIFT = hi n th k t qu ế : φ2
c.Các ví d :
Ví d 1 : M t ch t đi m dao đ ng đi u hoà có ph ng trình dao đ ng t ng h p x=5 ươ
2
cos(πt+5π/12)
(cm) v i các dao đ ng thành ph n cùng ph ng, cùng t n s là x ươ 1=A1 cos(πt + ϕ1) và x2=5cos(πt+π/6)
(cm), Biên đ và pha ban đ u c a dao đ ng 1 là:
A. 5cm; ϕ1 = 2π/3 B.10cm; ϕ1= π/2 C.5
2
(cm) ϕ1 = π/4 D. 5cm; ϕ1= π/3
Gi i: V i máy FX570ES : B m MODE 2 n hình xu t hi n ch : CMPLX
-Ch n đ n v đo góc là ơ rad (R): SHIFT MODE 4 . Tìm dao đ ng thành ph n:
Nh p máy : 5
2
SHIFT(-) (5π/12) – 5 SHIFT(-) (π/6 = Hi n th : 5
2π
3
, ch n A
Ví d 2 : M t v t đ ng th i tham gia 3 dao đ ng cùng ph ng, cùng t n s có ph ng trình dao đ ng: x ươ ươ 1
= 2
3
cos(2πt + π/3) (cm), x2 = 4cos(2πt +π/6) (cm) và x2 = A3 cos(πt + ϕ3) (cm). Ph ng trình dao đ ngươ
t ng h p có d ng x = 6cos(2 πt - π/6) (cm). Tính biên đ dao đ ng và pha ban đ u c a dao đ ng thành
ph n th 3:
A. 8cm và - π/2 . B. 6cm và π/3. C. 8cm và π/6 . D. 8cm và π/2. Ch n A
Gi i: V i máy FX570ES : B m MODE 2 màn hình xu t hi n ch : CMPLX