Dao động đổi chiều khi vận tốc bằng 0

Dao động cơ học đổi chiều khi nào?

Dao động cơ học đổi chiều là hiện tượng vật dao động thay đổi chiều chuyển động khi chịu tác dụng của lực. Dao động cơ học sẽ đổi chiều khi các điều kiện sau đây xảy ra:

1. Khi vận tốc của vật bằng 0

- Lúc này vật ở vị trí cân bằng (biên), nghỉ ngơi trong chuyển động.

- Do vận tốc bằng 0 nên vectơ vận tốc không có hướng xác định.

- Khi lực tác dụng chiều ngược với chiều chuyển động trước đó, vật sẽ đổi chiều.

2. Khi lực tác dụng lên vật đổi dấu

- Lực tác dụng lên vật dao động có thể tăng dần, giảm dần hoặc đổi dấu.

- Khi lực đổi dấu từ hút sang đẩy hoặc ngược lại, vật sẽ đổi chiều chuyển động.

- Ví dụ: lực đàn hồi thay đổi từ F đẩy sang F hút khi vật qua vị trí cân bằng.

3. Khi pha của dao động thay đổi π radian

- Mỗi khi pha thay đổi thêm π radian, hướng vectơ vận tốc đảo ngược.

- Nếu ban đầu hướng vận tốc là dương thì sau khi pha thay đổi thêm π radian, hướng vận tốc sẽ âm.

- Điều này tương đương với sự đảo chiều chuyển động của vật.

Như vậy, dao động cơ học đổi chiều khi vận tốc bằng 0, lực đổi dấu hoặc pha thay đổi thêm π radian. Khi đó, vật sẽ chuyển từ chuyển động theo một chiều sang chiều ngược lại.

Ứng dụng của dao động cơ học đổi chiều

Dao động cơ học đổi chiều có nhiều ứng dụng thiết thực trong cuộc sống như:

Chuyển động của con lắc đồng hồ

- Con lắc dao động điều hòa xung quanh vị trí cân bằng và đổi chiều mỗi lần qua vị trí cân bằng.

- Nhờ đổi chiều nên con lắc duy trì chuyển động liên tục, giúp đồng hồ hoạt động.

Chuyển động của piston trong động cơ

- Piston thực hiện chuyển động tịnh tiến dao động qua lại trong xy lanh.

- Mỗi khi tới điểm chết, lực tác dụng làm piston đổi chiều.

Rung của loa

- Màng loa gắn với nam châm dao động qua lại tạo ra âm thanh.

- Khi màng loa chuyển động tới cực đại thì lực đàn hồi làm nó đổi chiều.

Nhờ hiện tượng đổi chiều, các vật trên duy trì được dao động liên tục, tạo ra công dụng như mong muốn.

Mối quan h* giữa dao động điều hòa và dao động cưỡng bức

Dao động điều hòa và dao động cưỡng bức có mối quan h* mật thiết với nhau:

Dao động cưỡng bức sinh ra dao động điều hòa

- Dao động cưỡng bức có phương trình: x = Acos(ωt + φ0)

- Nếu lực cưỡng bức tác dụng với tần số bằng tần số riêng của vật thì vật sẽ dao động điều hòa.

Dao động điều hòa có thể tạo ra dao động cưỡng bức

- Dao động điều hòa sinh ra lực điều hòa F = -kx.

- Lực F này sẽ tác dụng lên vật làm nó dao động cưỡng bức với cùng tần số.

Như vậy, dao động điều hòa và cưỡng bức chuyển hóa qua lại với nhau ở cùng tần số. Đây là nguyên lý hoạt động của nhiều thiết bị điện, cơ.

Kết luận

Dao động cơ học đổi chiều xảy ra khi vận tốc bằng 0, lực đổi dấu hoặc pha thay đổi thêm π radian. Hiện tượng này góp phần duy trì dao động liên tục của nhiều vật. Đồng thời, dao động điều hòa và cưỡng bức có quan h* chặt chẽ với nhau.

Tìm hiểu & tham khảo về Dao động Cơ Học đổi Chiều Khi