Biên độ dao động là gì? Cách tính biên độ dao động

Biên độ dao động là bao nhiêu? Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu những vấn đề xung quanh biên độ dao động trong vật lý mà chúng ta cần biết.

Dao động vật lý là gì?

Biên độ là đại lượng của vật dao động như tần số góc và thời gian. Phép đo độ dịch chuyển lớn nhất của một cơ thể ở cả hai phía so với vị trí trung bình của nó. Điều đó có nghĩa là nó cho ta thấy vật dao động lệch pha so với vị trí trung bình trong quá trình dao động là bao nhiêu. Dao động đề cập đến chuyển động qua lại của cơ thể từ vị trí cân bằng hoặc trung bình của nó. Tất cả các dao động đều có ba đặc điểm chính: tần số, thời gian và biên độ. Từ đây chúng ta có thể suy ra chuyển động tới lui quanh vị trí cân bằng và độ dời ra xa vị trí cân bằng nhất là gọi là biên độ dao động.

Để dễ hiểu nhất chúng ta có thể bắt đầu tìm hiểu biên độ dao động bằng cách lấy ví dụ về một con lắc đơn giản. Con lắc nghiêng một góc qua vị trí trung bình của nó một khoảng lớn nhất so với giá trị trung bình. Khoảng cách lớn nhất hoặc cao nhất của một vật dao động từ tâm hoặc vị trí trung bình của nó được gọi là độ dời cực đại của nó. Ngược lại, độ lớn dịch chuyển cực đại của vật dao động về hai phía của vị trí trung bình được gọi là biên độ dao động của nó.

Từ đồ thị hình sin ta thấy biên độ dao động của vật là khoảng cách giữa các vị trí đỉnh, đáy và trung bình. Do đó, biên độ dao động hoặc độ lớn của độ dời đỉnh x cho bởi phương trình sóng sin là:

trong đó A là biên độ của dao động.

omega là vận tốc góc.

phi là sự chuyển pha.

Biên độ và tần số của dao động là bao nhiêu?

Vật lý biên độ là gì

Biên độ là độ lớn của dao động thay đổi theo từng dao động trong hệ dao động. Ví dụ, sóng âm trong không khí là dao động trong áp suất khí quyển và biên độ của chúng tỷ lệ với sự thay đổi áp suất trong một lần dao động. Nếu một biến số thực hiện dao động đều đặn và đồ thị của hệ thống được vẽ với biến số dao động là trục tung và thời gian là trục hoành, thì biên độ được biểu diễn trực quan dưới dạng khoảng cách thẳng đứng giữa điểm cực trị của đường cong và giá trị cân bằng.

Biên độ đỉnh-đỉnh là sự thay đổi giữa đỉnh (giá trị biên độ cao nhất) và đáy (giá trị biên độ thấp nhất, có thể là âm). Với mạch điện phù hợp, biên độ đỉnh-đỉnh có thể được đo bằng mét hoặc bằng cách xem dạng sóng trên máy hiện sóng.

Tần số là gì?

Tần số góc và tần số góc là các đại lượng dao động trong một đơn vị thời gian. Bài báo bàn về mối quan hệ giữa tần số góc và tần số. Tần số góc mô tả độ dịch chuyển góc của cơ thể trên một đơn vị thời gian. Trong một mối quan hệ, tần số mô tả số lượng dao động của cơ thể trên một đơn vị thời gian. Tần số góc đo một tính chất tương tự như tần số, và cả hai đại lượng đều là đại lượng vô hướng chỉ có độ lớn nhưng không có hướng.

Cơ thể rung hoặc cơ thể rung động có nghĩa là cơ thể đang thực hiện chuyển động tuần hoàn bằng cách trải qua một chu kỳ; khi nó được di chuyển qua một loạt các vị trí từ vị trí trung bình của nó và trở lại vị trí trung bình của nó.

Các đại lượng của một vật dao động, chẳng hạn như tần số góc được biểu thị bằng ký hiệu omega (ω) và tần số được biểu thị bằng (f), mô tả tốc độ mà vật dao động hoặc mức độ dao động. từ vị trí trung bình của nó. Nhưng những đại lượng này dựa trên các dạng dao động. Khi dao động là tuyến tính, chúng tôi kiểm tra tần số của nó. Trong khi, khi nó là góc, chúng tôi kiểm tra tần số góc của nó.

Vì tần số tính số dao động của toàn bộ cơ thể trong một đơn vị thời gian, nên đơn vị đo tần số được biểu thị bằng dao động trong một giây, hoặc chính xác là chu kỳ trên giây. Đơn giản, đơn vị đo của nó là Hertz (Hz) bằng một chu kỳ trên giây.

Để xác định tần số của một dao động, trước hết chúng ta cần tìm hiểu thời gian của nó. Thời gian cũng là một đại lượng của vật dao động cho biết tổng thời gian mà vật thực hiện được một lần dao động. So sánh các định nghĩa của cả thời gian và tần số, các đại lượng dao động này là nghịch biến với nhau.

Biên độ dao động vật lí lớp 12 có những dạng nào?

Tùy thuộc vào biên độ và tần số, dao động được phân thành ba loại riêng biệt.

Dao động giảm xóc

Giả sử vật dao động điều hòa với biên độ giảm dần vì có lực cản của không khí và tại một thời điểm và nó nghỉ vì cả hai trọng lượng cơ thể đều tiêu biến. Trong trường hợp đó, nó được gọi là “dao động tắt dần”.

Dao động tự do

Cho rằng vật dao động tự do với biên độ không đổi và tần số xác định vì không có lực ma sát. Trong trường hợp đó, nó được gọi là “dao động tự do”, và tần số của nó được gọi là “tần số riêng” của vật dao động.

Dao động cưỡng bức

Nó còn được gọi là dao động của một sợi dây bị kéo căng hoặc xích đu. Giả sử vật dao động với biên độ giảm dần vì cơ năng của dao động và nó dừng lại vì cả hai đại lượng của nó đều biến mất. Trong trường hợp đó nó được gọi là ‘dao động cưỡng bức’.

Lấy ví dụ về một quả bóng mái chèo nổi được buộc vào tay bạn.

Trường hợp 1:

Nếu bạn giữ tay ổn định, quả bóng sẽ nảy lên và hạ xuống, bao gồm một lượng giảm chấn nhất định (tức là với tác dụng của lực cản không khí).

Trường hợp 2:

Tăng tần số của quả bóng bằng cách đưa tay lên xuống, quả bóng cũng phản ứng với biên độ tăng dần. Nếu bạn lái quả cầu với tần số bằng tần số riêng của nó thì biên độ của nó tăng lên trong mỗi dao động. Sự kiện chuyển động của cơ thể có tần số tương đương với tần số riêng được gọi là hiện tượng cộng hưởng. Trong khi đó, cơ thể thực hiện ở tần số tự nhiên hoặc tần số cơ bản được cho là gây ra tiếng vang.

Trường hợp 3:

Nếu bạn tăng thêm tần số của nó lên trên tần số của chính nó, thì biên độ của nó bắt đầu giảm cho đến khi các dao động gần như biến mất. Vì vậy, chuyển động tay của bạn không còn ảnh hưởng đến quả bóng.

Cách tính biên độ dao động

Biên độ của dao động được xác định khi chúng ta vẽ đồ thị của các biến dao động, chẳng hạn như độ dời theo thời gian. Các đỉnh trong đồ thị hình sin là biên độ của các dao động được mô tả – khoảng cách mà cơ thể dao động từ vị trí trung bình ở hai bên.

Trong bất kỳ hệ dao động nào, độ lớn biến thiên của dao động của vật với mỗi dao động được gọi là biên độ dao động. Trong hầu hết các trường hợp, biến dao động là độ dời. Khi chúng ta vẽ đồ thị hàm sin, với một biến số dao động chuyển động theo trục tung và thời gian là trục hoành, khoảng cách thẳng đứng giữa giá trị trung bình và điểm cực trị của đường cong minh họa cho biên độ dao động.

Trong đồ thị hàm số sin, trục x được coi là vị trí trung bình của vật dao động điều hòa. Do đó, bất kể vị trí bắt đầu của cơ thể, độ dịch chuyển được đo từ vị trí trung bình của nó. Vì đồ thị là một hàm sin – minh họa các hiện tượng tuần hoàn, các đỉnh trong đồ thị hiển thị các đại lượng của vật dao động, chẳng hạn như chu kỳ và biên độ.

Từ các đỉnh, biên độ dao động được tính bằng một nửa hiệu số giữa giá trị cực đại và cực tiểu.

Do đó, độ lớn của biên độ dao động luôn dương.

Ta cũng có thể tìm được biên độ và thời gian dao động từ phương trình tổng quát của đồ thị sin như sau:

y = A⋅sin (B (x + C)) + D

Trong đó ta có thể tìm các đại lượng của vật dao động như sau:

Biên độ dao động:

Giai đoạn = Stage:

Chuyển pha – vật đi được bao xa theo phương ngang so với vị trí trung bình: C.

Dịch chuyển dọc – vật chuyển động thẳng đứng bao xa so với vị trí trung bình: D.

Trên đây là tổng hợp các thông tin về biên độ dao động. Hy vọng bạn có thể hiểu được thông qua bài viết này Biên độ dao động là bao nhiêu? cùng cách tính và các bài toán liên quan đến biên độ dao động.

Xem thêm: Acetaminophen là gì? Thông tin chung về thuốc Acetaminophen

Ngạc nhiên –