Lớp 12Vật Lý

Lý thuyết Vật lý 12 Bài 5. Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số. Phương pháp giản đồ Fre – nen

Lý thuyết Vật lý 12 Bài 5. Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số. Phương pháp giản đồ Fre – nen

I. Vectơ quay

Khi điểm M chuyển động tròn đều thì vectơ vị trí 

 quay đều với cùng tốc độ góc ω. Khi ấy x = Acos(ωt + φ) là phương trình của hình chiếu của vectơ quay 

Lý thuyết Vật lý 12: Bài 5. Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số. Phương pháp giản đồ Fre – nen | Giải bài tập Vật lý 12

lên trục x. Dựa vào đó đưa ra cách biểu diễn phương trình của dao động điều hòa bằng một vectơ quay được vẽ tại thời điểm ban đầu như hình minh họa sau:

Bạn đang xem: Lý thuyết Vật lý 12 Bài 5. Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số. Phương pháp giản đồ Fre – nen

Lý thuyết Vật lý 12: Bài 5. Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số. Phương pháp giản đồ Fre – nen | Giải bài tập Vật lý 12

Vectơ quay có những đặc điểm sau đây:

– Có gốc tại gốc tọa độ của trục Ox

– Có độ dài bằng biên độ dao động, OM = A;

– Hợp với trục Ox một góc bằng pha ban đầu (chọn chiều dương là chiều dương của đường tròn lượng giác).

II. Phương pháp giản đồ Fre-nen

1. Đặt vấn đề

Phương pháp giản đồ Fre-nen thường được dùng để tìm li độ của dao động tổng hợp của hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số nhưng khác biên độ dao động sau đây:

x1 = A1cos(ωt + φ1)

x2 = A2cos(ωt + φ2) với A1 ≠ A2

2. Phương pháp giản đồ Fre-nen

– Vẽ hai vectơ quay 

Lý thuyết Vật lý 12: Bài 5. Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số. Phương pháp giản đồ Fre – nen | Giải bài tập Vật lý 12

và 

Lý thuyết Vật lý 12: Bài 5. Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số. Phương pháp giản đồ Fre – nen | Giải bài tập Vật lý 12

, vẽ vectơ 

Lý thuyết Vật lý 12: Bài 5. Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số. Phương pháp giản đồ Fre – nen | Giải bài tập Vật lý 12

là tổng của hai vectơ trên như hình vẽ.

Lý thuyết Vật lý 12: Bài 5. Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số. Phương pháp giản đồ Fre – nen | Giải bài tập Vật lý 12

x1 = A1cos(ωt + φ1)

x2 = A2cos(ωt + φ2) với A1 ≠ A2

suy ra, x = Acos(ωt+φ)

Vậy, dao động tổng hợp của hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số là một dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số với hai dao động đó.

– Biên độ và pha ban đầu của dao động tổng hợp được tính bằng các công thức sau đây:

Lý thuyết Vật lý 12: Bài 5. Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số. Phương pháp giản đồ Fre – nen | Giải bài tập Vật lý 12

3. Ảnh hưởng của độ lệch pha

Từ công thức trên ta thấy biên độ của dao động tổng hợp phụ thuộc vào các biên độ A1, A2 và độ lệch pha (φ– φ1) của các dao động thành phần.

Nếu các dao động thành phần cùng pha, tức ∆φ = φ2 – φ1 = 2nπ, (n = 0, ±1, ±2,…), thì biên độ dao động tổng hợp là lớn nhất và bằng tổng hai biên độ: A = A1 + A2.

Nếu hai dao động thành phần ngược pha, tức ∆φ = φ2 – φ1 = (2n+1)π, (n = 0, ±1, ±2,…), thì biên độ dao động tổng hợp là nhỏ nhất: A = |A1 – A2|.

Ví dụ

Cho hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số:

x1 = 3cos(5πt) (cm)

Lý thuyết Vật lý 12: Bài 5. Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số. Phương pháp giản đồ Fre – nen | Giải bài tập Vật lý 12

Tìm phương trình của dao động tổng hợp.

Giải: Ta vẽ hai vectơ quay

Lý thuyết Vật lý 12: Bài 5. Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số. Phương pháp giản đồ Fre – nen | Giải bài tập Vật lý 12

 và 

Lý thuyết Vật lý 12: Bài 5. Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số. Phương pháp giản đồ Fre – nen | Giải bài tập Vật lý 12

biểu diễn hai dao động thành phần tại thời điểm ban đầu.

Lý thuyết Vật lý 12: Bài 5. Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số. Phương pháp giản đồ Fre – nen | Giải bài tập Vật lý 12

Áp dụng hai công thức:

Lý thuyết Vật lý 12: Bài 5. Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số. Phương pháp giản đồ Fre – nen | Giải bài tập Vật lý 12

Vậy phương trình của dao động tổng hợp là:

x = 6,1cos(5πt + 0,19π) (cm)

Xem thêm Giải bài tập Vật lý 12: Bài 5. Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số. Phương pháp giản đồ Fre – nen

Đăng bởi: THPT Văn Hiến

Chuyên mục: Lớp 12, Vật Lý 12

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.

Back to top button