Nâng Cao: Dao Động và Sóng Điện Từ
Advanced - Nâng CaoMục Lục
Dao Động và Sóng Điện Từ - Nâng Cao
1. Dao Động Điều Hòa (DĐĐH) - Những Điều Cần Nhớ
- Phương trình DĐĐH:
- Vận tốc: (nhanh pha so với x)
- Gia tốc: (ngược pha với x)
- Liên hệ giữa A, , vmax, amax: ,
- Hệ thức độc lập thời gian:
2. Con Lắc Lò Xo (CLLX)
- Tần số góc:
- Chu kỳ:
- Tần số:
- Năng lượng: (bảo toàn nếu không có ma sát)
3. Con Lắc Đơn (CLĐ)
- Tần số góc: (với là chiều dài dây, là gia tốc trọng trường)
- Chu kỳ:
- Tần số:
- Dao động nhỏ ( < 10°): Xem như DĐĐH.
4. Dao Động Tắt Dần và Dao Động Cưỡng Bức
- Tắt Dần: Biên độ giảm dần do ma sát. Cơ năng giảm dần.
- Cưỡng Bức: Dao động dưới tác dụng của ngoại lực điều hòa. Biên độ ổn định khi tần số ngoại lực gần bằng tần số riêng (cộng hưởng).
- Cộng hưởng: . Biên độ dao động lớn nhất.
5. Tổng Hợp Dao Động
- Cùng phương, cùng tần số: . Biên độ tổng hợp: .
- Điều kiện biên độ:
- Phương pháp giản đồ Fresnel: Sử dụng vector để biểu diễn và tổng hợp dao động.
6. Sóng Cơ Học
- Sóng ngang: Phương dao động vuông góc phương truyền sóng (ví dụ: sóng trên dây).
- Sóng dọc: Phương dao động trùng với phương truyền sóng (ví dụ: sóng âm trong không khí).
- Bước sóng: (khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng dao động cùng pha).
- Phương trình sóng:
- Giao thoa sóng:
- Cực đại giao thoa: (k là số nguyên)
- Cực tiểu giao thoa: (k là số nguyên)
- Sóng dừng:
- Hai đầu cố định: (k là số nguyên, số bụng = k, số nút = k + 1)
- Một đầu cố định, một đầu tự do: (k là số nguyên, số bụng = số nút = k + 1)
7. Sóng Điện Từ
- Bản chất: Dao động của điện trường và từ trường lan truyền trong không gian.
- Tính chất:
- Truyền được trong chân không.
- Tốc độ truyền: .
- Điện trường và từ trường dao động vuông pha và vuông góc với nhau, vuông góc với phương truyền sóng.
- Mang năng lượng.
- Bước sóng:
- Ứng dụng: Vô tuyến điện, truyền hình, radar, ...
8. Mạch Dao Động LC
- Dao động điện từ tự do: Sự biến thiên điều hòa của điện tích , cường độ dòng điện , điện áp trong mạch.
- Tần số góc:
- Chu kỳ:
- Tần số:
- Năng lượng điện từ:
- Mối liên hệ giữa q, i, u:
- (nhanh pha so với q)
9. Bài Tập Mẫu và Chiến Lược Giải
Ví dụ 1
Đề bài: Một vật dao động điều hòa với phương trình (cm). Tìm vận tốc của vật khi li độ .
Lời giải:
- Xác định các thông số:
- Sử dụng hệ thức độc lập thời gian:
- Thay số:
Ví dụ 2
Đề bài: Một mạch dao động LC có . Tìm tần số dao động riêng của mạch.
Lời giải:
- Sử dụng công thức:
- Thay số:
Ví dụ 3
Đề bài: Trong thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt nước, hai nguồn kết hợp A và B dao động cùng pha với tần số 20 Hz. Tại một điểm M cách A 25 cm và cách B 30 cm, sóng có biên độ cực đại. Giữa M và đường trung trực của AB có 3 dãy cực đại khác. Tính vận tốc truyền sóng trên mặt nước.
Lời giải:
- Xác định . Vì M là cực đại và giữa M và đường trung trực có 3 dãy cực đại khác, ta có .
- Sử dụng công thức cực đại giao thoa: .
- Tính vận tốc: .
10. Thủ Thuật và Bẫy Thường Gặp
- Nhớ đổi đơn vị: Chú ý đổi đơn vị về hệ SI (m, kg, s) trước khi tính toán.
- Phân biệt các đại lượng: A (biên độ), (tần số góc), T (chu kỳ), f (tần số).
- Cẩn thận với dấu: Kiểm tra kỹ dấu trong các công thức, đặc biệt là khi tính vận tốc và gia tốc.
- Đọc kỹ đề bài: Xác định rõ yêu cầu của đề bài (ví dụ: tìm vận tốc cực đại, li độ, pha ban đầu).
- Sử dụng máy tính hiệu quả: Làm quen với các chức năng của máy tính để giải nhanh các bài toán phức tạp.
Chúc các bạn thành công!