Đáp án Bài 1.51. trang 19 SBT – Chủ đề 1. Dao động. Gợi ý: Vận dụng kiến thức đã học về dao động tắt dần.
Câu hỏi/Đề bài:
Bài 1.51. trang 19 SBT
Đề bài:
1.51. Nêu một số ví dụ thực tế về dao động tắt dần. Trong ví dụ đã nêu, dao động tắt dần là có lợi hay có hại?
Hướng dẫn:
Vận dụng kiến thức đã học về dao động tắt dần.
– Dao động tắt dần có biên độ giảm dần theo thời gian.
Lời giải:
Một số gợi ý: – Xe chạy trên cầu, đã tác động làm cầu dao động. Khi xe vượt qua cầu, dao động của cầu sẽ tắt dần. Sự tắt dần dao động của cầu trong trường hợp này là có lợi. – Khi em bé chơi xích đu, nếu không có lực đẩy liên tục, xích đu sẽ dao động tắt dần. Sự tắt dần dao động của xích đu trong trường hợp này là có hại.
– Do tác dụng của bộ phận giảm xóc, dao động của xe máy và người ngồi trên xe sau khi xe đi qua chỗ xóc bị tắt dần. Dao động tắt dần này là có lợi, giúp giảm sự khó chịu cho người ngồi trên xe.
Bài 1.52. trang 19 SBT
Đề bài:
1.52. Nêu một số ví dụ về dao động cưỡng bức xảy ra cộng hưởng trong một thiết bị khi đang vận hành tại gia đình.
Hướng dẫn:
Vận dụng kiến thức đã học về dao động cưỡng bức.
– Dao động gây ra bởi một ngoại lực cưỡng bức biến thiên tuần hoàn được gọi là dao động cưỡng bức. Dao động cưỡng bức có tần số bằng tần số của ngoại lực cưỡng bức.
– Hiện tượng biên độ dao động cưỡng bức tăng đến giá trị cực đại khi tần số f của lực cưỡng bức bằng tần số riêng f0 của hệ dao động được gọi là hiện tượng cộng hưởng.
Lời giải:
Khi máy giặt làm việc ở chế độ vắt, lồng giặt quay rất nhanh đã tác dụng một lực tuần hoàn lên vỏ máy. Nếu tần số quay của lồng giặt bằng tần số dao động riêng của vỏ máy thì máy giặt sẽ rung lắc rất mạnh.
Bài 1.53. trang 19 SBT
Đề bài:
1.53. Một chiếc thuyền đang dao động bởi những con sóng xô mạn thuyền. Dao động của thuyền có phải là dao động cưỡng bức không?
Hướng dẫn:
Vận dụng kiến thức đã học về dao động cưỡng bức.
– Dao động gây ra bởi một ngoại lực cưỡng bức biến thiên tuần hoàn được gọi là dao động cưỡng bức. Dao động cưỡng bức có tần số bằng tần số của ngoại lực cưỡng bức.
– Hiện tượng biên độ dao động cưỡng bức tăng đến giá trị cực đại khi tần số f của lực cưỡng bức bằng tần số riêng f0 của hệ dao động được gọi là hiện tượng cộng hưởng.
Lời giải:
Dao động của thuyền là một dao động cưỡng bức.
Bài 1.54. trang 19 SBT
Đề bài:
1.54. Hãy tìm hiểu về cấu tạo của giảm xóc xe máy và cho biết vì sao khi xe máy đi qua chỗ xóc thì dao động của hệ người đi và xe tắt rất nhanh (cỡ không quá nửa chu kì).
Hướng dẫn:
Vận dụng kiến thức đã học về dao động tắt dần và bộ phận giảm xóc xe máy.
– Dao động tắt dần có biên độ giảm dần theo thời gian.
Lời giải:
Cấu tạo chính của bộ phận giảm xóc xe máy gồm hai phần:
– Lò xo gắn giữa khung xe và trục bánh xe.
– Pít-tông chuyển động trong xi lanh dầu.
Khi xe qua chỗ xóc, lò xo nén, dãn đàn hồi làm cho khung xe dao động lên xuống.
Khi đó, pít-tông dao động trong xi lanh dầu. Lực ma sát lớn trong dầu làm cho dao
động của pít-tông tắt dần rất nhanh nên dao động của khung xe cũng tắt dần theo.
Bài 1.55. trang 20 SBT
Đề bài:
1.55. Trong lịch sử có những trận động đất đã phá hủy các nhịp cầu của đường cao tốc trên cao. Thực tế đã xảy ra là nhịp cầu ngang qua những nơi quan trọng được gia cố cẩn thận hơn thì bị sập; những nhịp cầu khác lại đứng vững. Bằng hiểu biết của mình, em hãy dự đoán những nguyên nhân nào dẫn đến hiện tượng trên và bài học rút ra khi xây dựng cầu.
Hướng dẫn:
Vận dụng kiến thức đã học về dao động cưỡng bức.
– Dao động gây ra bởi một ngoại lực cưỡng bức biến thiên tuần hoàn được gọi là dao động cưỡng bức. Dao động cưỡng bức có tần số bằng tần số của ngoại lực cưỡng bức.
– Hiện tượng biên độ dao động cưỡng bức tăng đến giá trị cực đại khi tần số f của lực cưỡng bức bằng tần số riêng f0 của hệ dao động được gọi là hiện tượng cộng hưởng.
Lời giải:
Nếu tần số rung lắc của mặt đất khi xảy ra động đất bằng với tần số dao động riêng của nhịp cầu thì xảy ra hiện tượng cộng hưởng làm cho nhịp cầu rung lắc rất mạnh. Khi xây dựng các công trình như cầu, toà nhà cao tầng tại một vị trí, cần nghiên cứu điều kiện địa chất nơi đó (lịch sử từng xảy ra động đất, khoảng tần số rung chấn…) để thiết kế các công trình có tần số riêng khác xa với khoảng tần số rung chấn.
Một giải pháp khác là khi xây dựng các công trình ở các khu vực thường xuyên xảy ra động đất, cần có hệ thống hấp thụ năng lượng dao động khi các công trình rung lắc do địa chấn. Khi đó, các dao động sau địa chấn sẽ tắt nhanh và giảm nguy cơ sập đổ.
Bài 1.56. trang 20 SBT
Đề bài:
1.56. Tháng 4 năm 1983, một lữ đoàn lính diễu hành bước đều qua cầu treo Broughton của Anh. Theo các ghi chép vào thời điểm đó, cây cầu đã bị phá hủy làm nhiều người rơi xuống nước. Hãy cho biết lí do gây ra tai nạn trên và cách phòng tránh sự cố tái diễn.
Hướng dẫn:
Vận dụng kiến thức đã học về dao động cưỡng bức.
– Dao động gây ra bởi một ngoại lực cưỡng bức biến thiên tuần hoàn được gọi là dao động cưỡng bức. Dao động cưỡng bức có tần số bằng tần số của ngoại lực cưỡng bức.
– Hiện tượng biên độ dao động cưỡng bức tăng đến giá trị cực đại khi tần số f của lực cưỡng bức bằng tần số riêng f0 của hệ dao động được gọi là hiện tượng cộng hưởng.
Lời giải:
Tần số nhịp bước chân của đoàn quân trùng với tần số dao động riêng của cầu làm xảy ra hiện tượng cộng hưởng. Cách phòng tránh: Không hành quân bước đều khi đi qua cầu.
Bài 1.57. trang 20 SBT
Đề bài:
1.57. Vào năm 2007, một hiện tượng gây hoảng loạn cho người dân ở một toà nhà 14 tầng tại Hà Nội. Sàn của các phòng rung chuyển làm đĩa, cốc trên bàn dịch chuyển rơi vỡ ở một số căn nhà. Nguyên nhân sau đó được tìm ra là ở gần đó có một máy đầm đất đang thi công (Hình 1.21). Hãy giải thích tại sao một máy đầm đất nhỏ mà có thể làm rung chuyển các sàn nhà của một toà chung cư hàng ngàn tấn.
Hướng dẫn:
Vận dụng kiến thức đã học về dao động cưỡng bức.
– Dao động gây ra bởi một ngoại lực cưỡng bức biến thiên tuần hoàn được gọi là dao động cưỡng bức. Dao động cưỡng bức có tần số bằng tần số của ngoại lực cưỡng bức.
– Hiện tượng biên độ dao động cưỡng bức tăng đến giá trị cực đại khi tần số f của lực cưỡng bức bằng tần số riêng f0 của hệ dao động được gọi là hiện tượng cộng hưởng.
Lời giải:
Tần số của máy đầm đất bằng tần số riêng của toà nhà làm xảy ra cộng hưởng.
Bài 1.58. trang 20 SBT
Đề bài:
1.58. Một người đi bộ mỗi bước dài ΔS = 0,4 m. Người này xách một xô nước rồi bước đi đều. Biết chu kì dao động riêng của nước trong xô là 0,5 s. Người này đi với tốc độ bằng bao nhiêu thì nước trong xô sóng sánh mạnh nhất?
Hướng dẫn:
Vận dụng kiến thức đã học về dao động cưỡng bức.
– Dao động gây ra bởi một ngoại lực cưỡng bức biến thiên tuần hoàn được gọi là dao động cưỡng bức. Dao động cưỡng bức có tần số bằng tần số của ngoại lực cưỡng bức.
– Hiện tượng biên độ dao động cưỡng bức tăng đến giá trị cực đại khi tần số f của lực cưỡng bức bằng tần số riêng f0 của hệ dao động được gọi là hiện tượng cộng hưởng.
Lời giải:
Nước trong xô sóng sánh mạnh nhất khi xảy ra cộng hưởng, chu kì dao động riêng của nước bằng chu kì nhịp bước chân của người.
\(T = \frac{{\Delta S}}{v}{\rm{ = }}{{\rm{T}}_o} \Rightarrow v = \frac{{0,4}}{{0,5}}{\rm{ = 0,8 m/s}}\)
Bài 1.59. trang 18 SBT
Đề bài:
1.59. Quả lắc của đồng hồ cổ treo tường có tác dụng vận hành cho đồng hồ chạy đúng giờ (Hình 1.22). Cứ sau mỗi chu kì dao động của quả lắc, do sức cản và việc vận hành hệ thống bánh răng để các kim đồng hồ chạy nên nó tiêu hao một năng lượng là ∆E = 0,100 mJ. Năng lượng này được lấy từ một quả tạ có trọng lượng P = 50,0 N treo trong hoặc ngoài đồng hồ.
a) Vì sao sau một thời gian dài đồng hồ chạy thì quả tạ bị hạ thấp xuống và ta lại phải đưa nó lên cao.
b) Nếu chạy trong thời gian t = 10,0 ngày thì quả tạ sẽ giảm độ cao bao nhiêu mét? Biết trong N = 30,0 chu kì dao động của quả lắc thì kim giây chuyển động được một vòng.
Hướng dẫn:
Vận dụng kiến thức đã học về dao động cưỡng bức.
– Dao động gây ra bởi một ngoại lực cưỡng bức biến thiên tuần hoàn được gọi là dao động cưỡng bức. Dao động cưỡng bức có tần số bằng tần số của ngoại lực cưỡng bức.
– Hiện tượng biên độ dao động cưỡng bức tăng đến giá trị cực đại khi tần số f của lực cưỡng bức bằng tần số riêng f0 của hệ dao động được gọi là hiện tượng cộng hưởng.
Lời giải:
a) Quả tạ dự trữ năng lượng dưới dạng thế năng trọng trường. Mỗi chu kì dao động, thế năng này giảm dần để bù cho phần năng lượng tiêu hao của quả lắc và hệ thống bánh răng. Do đó, độ cao quả tạ giảm dần. b) Mỗi phút, kim dây chuyển động 1 vòng và con lắc đồng hồ thực hiện N = 30 chu kì. ⇒ Số chu kì con lắc thực hiện trong 10 ngày là: \(10.24.60.30 = 432000{\rm{ }}T\)
⇒ Tổng năng lượng tiêu hao trong 10 ngày là: \(E = 432000.0,{1.10^{ – 3}} = 43,2{\rm{ J}}\) Năng lượng này bằng độ giảm thế năng trọng trường của quả tạ, do đó, độ cao quả tạ bị giảm một đoạn: \(\Delta h = \frac{E}{P} = \frac{{43,2}}{{50}}{\rm{ = 0,864 m}}\)