Dao động và sóng điện từ

VẬT LÝ Trang 3 / 3
1 2

Nâng Cao: Dao Động và Sóng Điện Từ

Advanced - Nâng Cao

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:

  1. Xác định các thông số:
  2. Sử dụng hệ thức độc lập thời gian:
  3. Thay số:

Ví dụ 2

Đề bài: Một mạch dao động LC có . Tìm tần số dao động riêng của mạch.

Lời giải:

  1. Sử dụng công thức:
  2. 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:

  1. Xác định . Vì M là cực đại và giữa M và đường trung trực có 3 dãy cực đại khác, ta có .
  2. Sử dụng công thức cực đại giao thoa: .
  3. 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!