Bài 2. Mô tả dao động điều hòa

I. Các đại lượng đặc trưng của dao động điều hòa

Phương trình của dao động điều hòa: \(x=A\cos\left(\omega t+\varphi\right)\)

Các đại lượng dùng để mô tả dao động điều hòa:

• Li độ: \(x\) là độ dịch chuyển từ vị trí cân bằng đến vị trí của vật tại thời điểm t.
• Biên độ: \(A\) là độ dịch chuyển cực đại của vật tính từ vị trí cân bằng.
• Chu kì: là khoảng thời gian để vật thực hiện được một dao động, kí hiệu là \(T\). Đơn vị của chu kì dao động là giây (s).
• Tần số: là số dao động mà vật thực hiện được trong một giây, kí hiệu là \(f\).

Ta có: \(f=\dfrac{1}{T}\)

Đơn vị của tần số là \(\dfrac{1}{s}\), gọi là héc (kí hiệu là Hz).

• Tần số góc: đại lượng \(\omega\) được gọi là tần số góc. Đơn vị: radian trên giây (rad/s).

Ta có: \(\omega=\dfrac{2\pi}{T}=2\pi f\)

Nhận xét:

Trong dao động điều hòa, bốn đại lượng biên độ, chu kì, tần số và tần số góc là những đại lượng không đổi và đặc trưng cho dao động điều hòa. Với các vật khác nhau thì các đại lượng này khác nhau.

II. Pha ban đầu. Độ lệch pha

1. Pha ban đầu

Pha ban đầu \(\varphi\) cho biết tại thời điểm bắt đầu quan sát vật dao động điều hòa ở đâu và sẽ đi về phía nào. Nó có giá trị nằm trong khoảng từ \(-\pi\) đến \(\pi\) (rad).

2. Độ lệch pha giữa hai dao động cùng chu kì

Độ lệch pha là đại lượng không đổi, không phụ thuộc vào thời điểm quan sát.

• Nếu \(\varphi_1>\varphi_2\) thì dao động 1 sớm pha hơn dao động 2.
• Nếu \(\varphi_1< \varphi_2\) thì dao động 1 trễ pha hơn dao động 2.
• Nếu \(\varphi_1=\varphi_2\) thì dao động 1 cùng (đồng) pha với dao động 2.
• Nếu \(\varphi_1=\varphi_2\pm\pi\) thì dao động 1 ngược pha với dao động 2.

1. Chu kì \(T\) là khoảng thời gian để vật thực hiện một dao động. Đơn vị của chu kì là giây (s).

2. Tần số \(f\) là số dao động mà vật thực hiện được trong một giây. Đơn vị của tuần số là một trên giây (1/s), gọi là héc (kí hiệu là Hz).

3. Trong dao động điều hòa, giữa tần số góc \(\omega\), chu kì \(T\) và tần số \(f\) có mối liên hệ:

\(\omega=\dfrac{2\pi}{T}=2\pi f\)

Đơn vị của tần số góc là rađian trên giây (rad/s).

4. Độ lệch pha giữa hai dao động điều hòa cùng chu kì luôn bằng độ lệch pha ban đầu.