Trong dao động cơ học, khi nói về vật dao động cưỡng bức (giai đoạn đã ổn định), phát biểu nào sau đây là đúng?
A. Chu kì dao động cưỡng bức bằng chu kì của ngoại lực tuần hoàn tác dụng lên vật.
B. Chu kì dao động cưỡng bức luôn bằng chu kì dao động riêng của vật.
C. Biên độ của dao động cưỡng bức chỉ phụ thuộc vào tần số của ngoại lực tuần hoàn tác dụng lên vật.
D. Biên độ của dao động cưỡng bức luôn bằng biên độ của ngoại lực tuần hoàn.
Đáp án
Dao động cưỡng bức là dao động dưới tác dụng của một ngoại lực cưỡng bức tuần hoàn. Khi giai đoạn dao động đã ổn định, tần số của dao động cưỡng bức bằng tần số của lực cưỡng bức. Do đó, chu kì của dao động cưỡng bức bằng chu kì của ngoại lực tuần hoàn tác dụng lên vật.
Đáp án A đúng.
Đáp án B sai vì chu kì dao động cưỡng bức bằng chu kì của ngoại lực, không phải chu kì dao động riêng.
Đáp án C sai vì biên độ dao động cưỡng bức phụ thuộc vào nhiều yếu tố như biên độ ngoại lực, tần số ngoại lực và lực cản của môi trường.
Đáp án D sai vì biên độ dao động cưỡng bức không nhất thiết bằng biên độ của ngoại lực tuần hoàn.
Dao động cưỡng bức là dao động dưới tác dụng của một ngoại lực cưỡng bức tuần hoàn. Khi giai đoạn dao động đã ổn định, tần số của dao động cưỡng bức bằng tần số của lực cưỡng bức. Do đó, chu kì của dao động cưỡng bức bằng chu kì của ngoại lực tuần hoàn tác dụng lên vật.
Đáp án A đúng.
Đáp án B sai vì chu kì dao động cưỡng bức bằng chu kì của ngoại lực, không phải chu kì dao động riêng.
Đáp án C sai vì biên độ dao động cưỡng bức phụ thuộc vào nhiều yếu tố như biên độ ngoại lực, tần số ngoại lực và lực cản của môi trường.
Đáp án D sai vì biên độ dao động cưỡng bức không nhất thiết bằng biên độ của ngoại lực tuần hoàn.
Cơ năng của vật dao động điều hòa được tính bằng công thức $E = \frac{1}{2} m \omega^2 A^2 = \frac{1}{2} k A^2$, trong đó:
$m$ là khối lượng của vật
$\omega$ là tần số góc của dao động
$A$ là biên độ dao động
$k$ là độ cứng của lò xo (nếu là dao động của con lắc lò xo)
Ta thấy:
- Cơ năng tỉ lệ với bình phương biên độ dao động, không phải tỉ lệ với biên độ dao động. Vậy đáp án A sai.
- Tại VTCB, thế năng bằng 0, toàn bộ cơ năng chuyển thành động năng. Vậy cơ năng bằng động năng cực đại, suy ra đáp án B đúng.
- $\omega = \frac{2\pi}{T}$, suy ra $E = \frac{1}{2} m \left(\frac{2\pi}{T}\right)^2 A^2$. Vậy cơ năng tỉ lệ nghịch với bình phương chu kì, đáp án C đúng.
- Tại vị trí biên, động năng bằng 0, toàn bộ cơ năng chuyển thành thế năng. Vậy cơ năng bằng thế năng cực đại, suy ra đáp án D đúng.
Vậy phát biểu không đúng là "tỉ lệ nghịch với bình phương của chu kì dao động."