Dao động có thể xem là sự di chuyển qua lại quanh 1 vị trí, gọi là vị trí cân bằng. Độ dịch chuyển xa nhất so với vị trí cân bằng được gọi là biên độ dao động.
Có 4 loại dao động:
1. Dao động tự do
Dao động mà chu kì dao động của vật chỉ phụ thuộc các đặc tính của hệ dao động, không phụ thuộc vào bất kì các yếu tố bên ngoài được gọi là dao động tự do. Chu kì giao động tự do đó gọi là chu kì dao động riêng.
2. Dao động tắt dần
a. Định nghĩa
Là dao động mà ở đó biên độ giảm dần theo thời gian
b. Nguyên nhân
Do có lực ma sát của môi trường lên cơ hệ. Lực này sẽ thực hiện công âm làm cơ năng của con lắc sẽ giảm dần. Ma sát càng lớn. dao động ngừng lại càng nhanh.
3. Dao động duy trì
a. Định nghĩa
Là dao động có biên độ không có đổi theo thời gian
b. Nguyên tắc duy trì dao động
Về nguyên tắc ta phải tác dụng vào con lắc một lực tuần hoàn với tần số bằng tần số riêng. Lực này phải nhỏ sao cho không làm biến đổi tần số riêng của con lắc, cung cấp cho nó một năng lượng đúng bằng phần năng lượng sẽ bị tiêu hao sau mỗi nửa chu kì.
4. Dao động cưỡng bức
a. Định nghĩa
Dao động cưỡng bức là dao động luôn chịu tác dụng từ ngoại lực biến thiên tuần hoàn, biểu thức lực có dạng là:
F = F0cos(ωt + φ).
b. Đặc điểm:
Có 2 đặc điểm chính của dao động cưỡng bức như sau:
– Về tần số: Trong khoảng thời gian ban đầu nhỏ, dao động của vật sẽ là một dao động phức tạp vì đó là sự tổng hợp của dao động riêng và của dao động do ngoại lực gây ra. Sau khoảng thời gian nhỏ này, dao động riêng bị tắt dần hẳn, chỉ còn lại dao động do tác dụng của ngoại lực gây ra và đó là dao động cưỡng bức, dao động cưỡng bức này có tần số bằng tần số của lực cưỡng bức.
– Về biên độ: Dao động cưỡng bức sẽ có biên độ phụ thuộc vào F0, vào ma sát và đặc biệt sẽ phụ thuộc vào độ chênh lệch giữa tần số f của lực cưỡng bức và tần số riêng f0 của hệ. Nếu tần số f càng gần với tần số riêng f0 thì biên độ của dao động cưỡng bức sẽ càng tăng, và nếu f ≈ f0 thì xảy ra cộng hưởng.
Chú ý: Dao động duy trì và dao động cưỡng bức có những sự khác biệt sau:
– Về sự bù đắp năng lượng:
+ Tự dao động: cung cấp một lần năng lượng, sau đó hệ sẽ tự bù đắp năng lượng từ từ cho con lắc.
+ Dao động cưỡng bức: sẽ bù đắp năng lượng cho con lắc từ từ trong từng chu kì và do ngoại lực thực hiện thường xuyên.
– Về tần số:
+ Tự dao động: dao động duy trì và theo tần số f0 của hệ.
+ Dao động cưỡng bức: dao động duy trì và theo tần số f của ngoại lực.
