Câu hỏi:

Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi?

A. Tần số của lực cưỡng bức lớn hơn tần số dao động riêng của hệ.

B. Tần số của lực cưỡng bức nhỏ hơn tần số dao động riêng của hệ.

C. Tần số của lực cưỡng bức bằng tần số dao động riêng của hệ.

D. Tần số của lực cưỡng bức gấp đôi tần số dao động riêng của hệ.

Đáp án đúng C

Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi tần số của lực cưỡng bức bằng tần số dao động riêng của hệ, cộng hưởng là hiện tượng biên độ dao động cưỡng bức sẽ tăng nhanh đột ngột đến một giá trị cực đại khi tần số f của lực cưỡng bức bằng tần số riêng của f0 của hệ.

Giải thích lý do chọn đáp án đúng là C

– Cộng hưởng là hiện tượng biên độ dao động cưỡng bức sẽ tăng nhanh đột ngột đến một giá trị cực đại khi tần số f của lực cưỡng bức bằng tần số riêng của f0 của hệ.

Điều kiện cộng hưởng: f = f₀.

Ví dụ: Cộng hưởng ở hộp cộng hưởng của đàn guitar, violon,…

– Đặc điểm: Hiện tượng thể hiện rõ nét nếu lực cản của môi trường là nhỏ.

– Ứng dụng của cộng hưởng:

+ Cộng hưởng có lợi: Với một lực nhỏ có thể tạo dao động có biên độ vô cùng lớn. Ví dụ một em nhỏ cần đưa võng cho người lớn, sức của em bé chỉ có hạn nên không thế đấy võng lên cao ngay được, nhưng nếu em bé đẩy võng bằng đúng xung nhịp mà tần số bằng tần số riêng của võng thì có thể đưa võng lên rất cao.

Bản thân dây đàn phát ra âm rất nhỏ, nhưng nhờ bầu đàn đóng vai trò hộp cộng hưởng mà âm phát ra to hơn rất nhiều.

+ Cộng hưởng có hại: Mọi vật đàn hồi đều là hệ dao động và đều có tần số riêng của nó. Đó có thể là chiếc cầu, bệ máy, khung xe, thành tàu, vv…. Nếu vì một lý do nào đó chúng dao động cộng hưởng với một vật dao động khác, như vậy làm chúng rung lên rất mạnh và có thể bị gãy, đổ. 

– Dao động cơ học là một biến thiên liên tục giữa 2 năng lượng động năng và thế năng.

– Các loại dao động trong cơ học vật lý là dao động tự do, dao động tắt dần, dao động duy trì.

+ Dao động tự do là dao động mà chu kì dao động của vật chỉ phụ thuộc các đặc tính của hệ dao động, không phụ thuộc vào bất kì các yếu tố bên ngoài được gọi là dao động tự do. Chu kì giao động tự do đó gọi là chu kì dao động riêng.

+ Dao động tắt dần: Là dao động mà ở đó biên độ giảm dần theo thời gian. Nguyên nhân do có lực ma sát của môi trường lên cơ hệ. Lực này sẽ thực hiện công âm làm cơ năng của con lắc sẽ giảm dần. Ma sát càng lớn. dao động ngừng lại càng nhanh.

+ Dao động duy trì: Là dao động có biên độ không có đổi theo thời gian. Nguyên tắc duy trì dao động: Về nguyên tắc ta phải tác dụng vào con lắc một lực tuần hoàn với tần số bằng tần số riêng. Lực này phải nhỏ sao cho không làm biến đổi tần số riêng của con lắc, cung cấp cho nó một năng lượng đúng bằng phần năng lượng sẽ bị tiêu hao sau mỗi nửa chu kì.

+ Dao động cưỡng bức: Dao động cưỡng bức là dao động luôn chịu tác dụng từ ngoại lực biến thiên tuần hoàn, biểu thức lực có dạng là:

F = F₀cos(ωt + φ).