Dao động là một hiện tượng phổ biến xuất hiện trong nhiều khía cạnh của cuộc sống và khoa học. Khi một vật thể dao động, nó thay đổi vị trí của nó theo một quỹ đạo có quy luật nhất định. Trong bài viết này, Trung tâm sửa chữa điện lạnh – điện tử Limosa sẽ khám phá công thức tính biên độ dao động và cách nó giúp chúng ta hiểu sâu hơn về dao động.
- 1001 thắc mắc: Cá mập đẻ trứng hay đẻ con?
- 50+ LỜI CHÚC MỪNG SINH NHẬT TIẾNG ANH HAY VÀ Ý NGHĨA NHẤT
- Cách tính diện tích xung quanh hình hộp chữ nhật chi tiết
- Phủ định là gì? Phủ định biện chứng là gì? Phủ định biện chứng giữ vai trò gì đối với sự phát triển? Tại sao? Thế nào là “phủ định của phủ định”? Cho ví dụ minh hoạ
1. Khái niệm về biên độ dao động
Biên độ dao động là một trong những khái niệm quan trọng trong lĩnh vực dao động và sóng học. Nó đề cập đến khoảng cách tối đa mà một vật thể hoặc điểm dao động có thể di chuyển ra khỏi vị trí cân bằng của nó trong một chu kỳ dao động. Đây là sự biến đổi lớn nhất trong vị trí của vật thể dao động so với vị trí cân bằng của nó.
Bạn đang xem: Công thức tính biên độ dao động điều hòa, đơn giản và góc
Biên độ thường được biểu thị bằng một giá trị dương và có đơn vị dài (ví dụ: mét) nếu biên độ liên quan đến khoảng cách hoặc các đơn vị góc (ví dụ: radian) nếu biên độ liên quan đến góc quay. Nó cung cấp thông tin quan trọng về khoảng biến đổi tối đa trong dao động và đặc tính quan trọng của sự dao động đó.
Biên độ đóng vai trò quan trọng trong việc mô tả và đo lường các loại dao động khác nhau, từ dao động điều hòa trong cơ học đến sóng âm trong âm nhạc và sóng điện từ trong vật lý. Nó là một trong những thông số cơ bản định nghĩa tính chất của dao động và thường được sử dụng để so sánh và phân loại các hệ thống dao động khác nhau.
2. Công thức tính biên độ dao động
Công thức tính biên độ dao động phụ thuộc vào loại dao động bạn đang xem xét. Dưới đây là một số công thức cơ bản để tính biên độ dao động trong một số trường hợp phổ biến:
2.1. Biên độ dao động điều hòa:
Đối với dao động điều hòa (harmonic oscillation), biên độ (A) được tính bằng công thức sau:
- A = (xmax – xmin) / 2
Trong đó:
- A là biên độ của dao động (đơn vị: mét, cm, mm, hoặc đơn vị tương tự).
- xmax là vị trí cực đại (điểm cao nhất) của vật thể trong chu kỳ dao động.
- xmin là vị trí cực tiểu (điểm thấp nhất) của vật thể trong chu kỳ dao động.
2.2. Biên độ dao động đơn giản:
Đối với dao động đơn giản như dao động của lò lắc hoặc lò xo, biên độ (A) được xác định bởi khoảng cách tối đa mà vật thể có thể di chuyển từ vị trí cân bằng của nó. Nó không phụ thuộc vào bất kỳ điểm cụ thể nào trong chu kỳ dao động.
2.3. Biên độ dao động góc:
Trong trường hợp dao động góc, biên độ (θ) thường được tính bằng giá trị tối đa của góc quay mà vật thể dao động có thể đạt được. Công thức là:
- θmax = Δs/r
Trong đó:
- θmax là biên độ góc (đơn vị: radian).
- Δs là khoảng cách tối đa mà điểm dao động dịch chuyển xung quanh vị trí cân bằng (đơn vị: mét, cm, mm, hoặc đơn vị tương tự).
- r là bán kính của quỹ đạo dao động (đơn vị: mét, cm, mm, hoặc đơn vị tương tự).
3. Bài tập có lời giải của công thức tính biên độ dao động
Bài tập 1: Một vật nằm trên một bề mặt phẳng dao động điều hòa. Tần số dao động của bề mặt này là 50 Hz và biên độ dao động là 0.1 m. Tính vận tốc cực đại của vật thể trên bề mặt.
Xem thêm : [Tiếng Anh giao tiếp cơ bản] Bài học 01 – Chào hỏi
Lời giải:
- Tần số dao động (f) là 50 Hz.
- Biên độ dao động (A) là 0.1 m.
Vận tốc cực đại của vật thể trên bề mặt dao động điều hòa có thể tính bằng công thức:
- Vận tốc cực đại (Vmax) = 2 * π * f * A
- Vận tốc cực đại (Vmax) = 2 * π * 50 Hz * 0.1 m = 31.42 m/s (khoảng 31.4 m/s khi làm tròn)
Bài tập 2: Một con lắc đơn có tần số dao động là 2 Hz. Tính biên độ dao động của lắc đơn nếu gia tốc trọng trường là 9.8 m/s^2.
Xem thêm : [Tiếng Anh giao tiếp cơ bản] Bài học 01 – Chào hỏi
Lời giải:
- Tần số dao động (f) là 2 Hz.
- Gia tốc trọng trường (g) là 9.8 m/s^2.
Biên độ dao động của lắc đơn có thể tính bằng công thức:
- Biên độ (A) = g / (4 * π^2 * f^2)
- Biên độ (A) = 9.8 m/s^2 / (4 * π^2 * (2 Hz)^2)
- Biên độ (A) ≈ 0.196 m (khoảng 0.2 m khi làm tròn)
Biên độ dao động của lắc đơn là khoảng 0.2 mét.
Bài tập 3: Một bóng đèn trên trần nhà dao động điều hòa với tần số 60 Hz. Biên độ dao động của ánh sáng từ bóng đèn là bao nhiêu?
Xem thêm : [Tiếng Anh giao tiếp cơ bản] Bài học 01 – Chào hỏi
Lời giải:
- Tần số dao động (f) là 60 Hz.
Biên độ dao động của ánh sáng có thể tính bằng công thức:
- Biên độ (A) = c / (2 * π * f)
- Trong đó, c là tốc độ ánh sáng, cường độ và tốc độ ánh sáng gần như bằng 3 x 10^8 m/s.
- Biên độ (A) = (3 x 10^8 m/s) / (2 * π * 60 Hz) ≈ 795.77 nm
Biên độ dao động của ánh sáng từ bóng đèn là khoảng 795.77 nm.
Bài tập 4: Một dây đàn guitar có chiều dài 0.65 m và tạo ra âm thanh với tần số cơ bản là 440 Hz. Tính biên độ dao động của dây đàn.
Xem thêm : [Tiếng Anh giao tiếp cơ bản] Bài học 01 – Chào hỏi
Lời giải:
- Chiều dài của dây đàn (L) là 0.65 m.
- Tần số cơ bản (f) là 440 Hz.
Biên độ dao động của dây đàn có thể tính bằng công thức:
- Biên độ (A) = (2 * L) / λ
Trong đó, λ (lambda) là bước sóng của âm thanh trên dây đàn, và nó có thể tính bằng công thức:
- λ = v / f
Trong đó, v là tốc độ âm thanh trong không khí, và vận tốc âm thanh gần như bằng 343 m/s ở nhiệt độ phòng.
- λ = (343 m/s) / (440 Hz) ≈ 0.779 m
Bây giờ, chúng ta có thể tính biên độ:
- Biên độ (A) = (2 * 0.65 m) / 0.779 m ≈ 1.66 m
Biên độ dao động của dây đàn là khoảng 1.66 mét.
Bài tập 5: Một con lắc đơn có biên độ dao động là 0.2 m và tần số dao động là 2 Hz. Tính gia tốc cực đại của vật thể khi nó ở biên độ tối đa.
Xem thêm : [Tiếng Anh giao tiếp cơ bản] Bài học 01 – Chào hỏi
Lời giải:
- Biên độ dao động (A) là 0.2 m.
- Tần số dao động (f) là 2 Hz.
Gia tốc cực đại của vật thể ở biên độ tối đa có thể tính bằng công thức:
- Gia tốc cực đại (amax) = 4 * π^2 * A * f^2
- amax = 4 * π^2 * 0.2 m * (2 Hz)^2 ≈ 5.03 m/s^2
Gia tốc cực đại của vật thể khi ở biên độ tối đa là khoảng 5.03 m/s^2.
Công thức tính biên độ dao động là một công cụ mạnh mẽ và quan trọng trong nhiều lĩnh vực khoa học và công nghệ để hiểu và điều chỉnh dao động của các hệ thống khác nhau. Nếu quý vị cần thêm thông tin hoặc có bất kỳ câu hỏi nào, vui lòng gọi đến Trung tâm sửa chữa điện lạnh – điện tử Limosa qua số HOTLINE 1900 2276.
Nguồn: https://vnedulink.edu.vn
Danh mục: Giáo Dục