Bài 6: Dao động tắt dần là gì? Ứng dụng của dao động tắt dần

Dao động tắt dần là gì? Bài viết này sẽ giúp bạn nắm bắt rõ hơn về hiện tượng vật lý hấp dẫn này cùng với những ứng dụng thiết thực của nó trong các lĩnh vực như kỹ thuật và công nghệ.

Dao động tắt dần là gì?

Dao động tắt dần là hiện tượng xảy ra khi biên độ của một dao động giảm dần theo thời gian do sự tiêu tán năng lượng. Trong các hệ thống dao động, như lò xo hay con lắc, dao động tắt dần thường xảy ra do ma sát hoặc lực cản từ môi trường, làm cho năng lượng của hệ giảm đi.

Minh hoạ dao dộng tắt dần

Công thức tính của dao động tắt dần

Trong một chu kỳ dao động, độ giảm biên độ được tính theo công thức:

\(\Delta A = 2\Delta A’ = \frac{k}{4\mu mg}\)

Biên độ dao động giảm dần đều sau mỗi chu kỳ được tính theo công thức:

\(\Delta A = \frac{\omega^2}{4\mu g}\)

Công thức tính số dao động vật thực hiện được cho tới khi dừng lại:

\(N = \frac{4\mu g}{A \omega^2}\)

Công thức tính thời gian vật dao động cho tới khi dừng lại:

\(t = \frac{T}{N} = \frac{4\mu g \cdot \omega}{A \omega^2} = \frac{2\mu g}{2\pi \omega A} \, \text{(s)}\)

Công thức tính độ giảm năng lượng sau mỗi chu kỳ dao động của vật:

\(\Delta E = 1 – \left( 1 – \Delta A\% \right)^2\)

A: là biên độ dao động (đơn vị tính: m)

μ: là hệ số ma sát

m: là khối lượng của vật (đơn vị tính: kg)

g: là gia tốc rơi tự do (đơn vị tính: \(\text{m/s}^2\))

k: là độ cứng của con lắc lò xo (đơn vị tính: N/m)

ω: là tần số góc (đơn vị tính: rad/s)

N: là số dao động vật thực hiện

E: là năng lượng của vật (đơn vị tính: J)

Những ứng dụng của dao động tắt dần trong đời sống

• Cấu trúc chống động đất trong xây dựng: Các tòa nhà và cầu được trang bị hệ thống giảm chấn để hấp thụ năng lượng từ dao động do động đất, giúp bảo vệ công trình và người dân.
• Âm nhạc: Trong đàn piano, âm thanh của dây đàn sẽ tắt dần tự nhiên, tạo ra âm thanh êm dịu và hài hòa, giúp người nghe có trải nghiệm âm nhạc tốt hơn.
• Xe hơi: Xe hơi được trang bị hệ thống treo giảm chấn giúp hấp thụ rung động và tạo cảm giác êm ái cho hành khách khi di chuyển trên đường xấu.
• Máy cắt và CNC: Trong các máy móc công nghiệp, dao động tắt dần được áp dụng để giảm thiểu rung động, nâng cao độ chính xác và tuổi thọ của thiết bị.
• Máy siêu âm: Sử dụng nguyên lý dao động tắt dần để tạo ra hình ảnh rõ nét, giúp bác sĩ chẩn đoán bệnh chính xác hơn.
• Vợt tennis: Một số loại vợt được thiết kế với công nghệ giảm chấn, giúp giảm thiểu rung động khi va chạm với bóng, mang lại cảm giác thoải mái cho người chơi.

Dao động tắt dần đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực, từ kỹ thuật cho đến y học. Qua bài viết này, các em đã nắm bắt được khái niệm về dao động tắt dần và những ứng dụng của nó trong đời sống hàng ngày. Hãy tìm hiểu thêm cùng Kiến thức THPT trong các bài học tiếp theo nhé.

<<Xem thêm>> Bài 4 vật lý 11 kết nối tri thức: Bài tập về giao động điều hòa