Lý thuyết và phương pháp giải các dạng toán phần cơ dao động lớp 12 pdf

Lý thuyết và phương pháp giải các dạng toán phần cơ dao động lớp 12

Dạng 1: Viết phương trình dao động diều hoà.
Xác định các đặc trưng của một dao động điều hoà
Chọn hệ quy chiếu:

+ Trục ox...
+ gốc toạ độ tại VTCB
+ Chiều dương...
+ gốc thời gian...
Phương trình dao động có dạng: x = Acos(ωt + ϕ) cm
Phương trình vận tốc:
v = -Aωsin(ωt + ϕ) cm/s
1) Xác định tần số góc ω : (ω >0)
2π
∆t
+ ω = 2πf =
, với T =
, N: tống số dao động
T
N
k
+ Nếu con lắc lò xo: ω =
, ( k: N/m, m: kg)
m
+ khi cho độ giản của lò xo ở VTCB ∆l: k .∆l = mg ⇒
+ω=

k
g
g

=
⇒ω =
m ∆l
∆l

v

A2 − x 2
2) Xác định biên độ dao động A:(A>0)
d
+ A=
, d: là chiều dài quỹ đạo của vật dao động
2

lmax − lmin
2
2
v
x 2 + 2 (nếu buông nhẹ v = 0)
ω

+ Nếu đề cho chiều daig lớn nhất và nhở nhất của lò xo: A =
+ Nếu đề cho ly độ x ứng với vận tốc v thì ta có: A =

v2 a 2
+
ω2 ω4
v
+ Nếu đề cho vận tốc cực đại: Vmax thì: A = Max
ω

aMax
+ Nếu đề cho gia tốc cực đại aMax : thì A = 2
ω
+ Nếu đề cho lực phục hồi cực đại Fmax thì → F max = kA
+ Nếu đề cho vận tốc và gia tốc: A 2 =

+ Nếu đề cho năng lượng của dao động Wthì → A =

2W
k

3) Xác định pha ban đầu ϕ : ( −π ≤ ϕ ≤ π )
Dựa vào cách chọn gốc thời gian để xác định ra ϕ
x0

cosϕ = A
x = x0
x0 = Acosϕ



⇒ϕ = ?
⇔ 
⇒
Khi t=0 thì 
v0
v = v0
v0 = − Aω sinϕ



sin ϕ =

ωA

cosϕ = 0
0 = Acosϕ
ϕ = ?

⇒
⇒
v0
+ Nếu lúc vật đi qua VTCB thì 
A = ?
v0 = − Aω sinϕ
 A = − ω sin ϕ > 0

x0

>0
 x0 = Acosϕ
ϕ = ?
A =
cosϕ
⇒
⇒
+ Nếu lúc buông nhẹ vật 
A = ?
0 = − Aω sinϕ
sin ϕ = 0


GV: Lê Thanh Sơn,  : 0905930406

Trang 1


Lý thuyết và phương pháp giải các dạng toán phần cơ dao động lớp 12
Chú ý:
 khi thả nhẹ, buông nhẹ vật v0=0 , A=x
 Khi vật đi theo chiều dương thì v>0 (Khi vật đi theo chiều âm thì v<0)
 Pha dao động là: (ωt + ϕ)

π
)
2
 (-cos(x)) = cos(x+ π )
 sin(x) = cos(x-

Dạng 2: Xác định thời điểm vật đi qua ly độ x0 -vận tốc vật đạt giá trị v0
Phương trình dao động có dạng: x = Acos(ωt + ϕ) cm
Phương trình vận tốc:
v = -Aωsin(ωt + ϕ) cm/s
1) Khi vật đi qua ly độ x0 thì x0= Acos(ωt + ϕ) ⇒ cos(ωt + ϕ) =

x0
=cosb
A

±b − ϕ k 2π
+
s với k ∈ N khi ±b − ϕ >0 và k ∈ N* khi ±b − ϕ <0

ω
ω
Khi có điều kiện của vật thì ta loại bớt một nghiệm t
v
2) Khi vật đạt vận tốc v0 thì v0 = -Aωsin(ωt + ϕ) ⇒ sin(ωt + ϕ) = − 0 =cosd
Aω
 d − ϕ k 2π
t = ω + ω
ωt + ϕ = d + k 2π

⇒
⇒
ωt + ϕ = π − d + k 2π
t = π − d − ϕ + k 2π

ω
ω

d − ϕ > 0
d − ϕ < 0
với k ∈ N khi 
và k ∈ N* khi 
π − d − ϕ > 0
π − d − ϕ < 0
3) Tìm ly độ vật khi vận tốc có giá trị v1:
⇒ ωt + ϕ = ±b + k 2π ⇒ t =

2

2

v
v 
Ta dùng A2 = x 2 +  1 ÷ ⇒ x = ± A2 −  1 
 ÷
ω 
ω 
4) Tìm vận tốc khi đi qua ly độ x1:
2
 v1 
2
2
Ta dùng A = x +  ÷ ⇒ v = ±ω A2 − x 2 khi vật đi theo chiều dương thì v>0
ω 

Dạng 3: Xác định quãng đường và số lần vật đi qua ly độ x0
từ thời điểm t1 đến t2
Phương trình dao động có dạng: x = Acos(ωt + ϕ) cm
Phương trình vận tốc:
v = -Aωsin(ωt + ϕ) cm/s
t −t
m
2π
Tính số chu kỳ dao động từ thời điểm t1 đến t2 : N = 2 1 = n + , với T =
T
T
ω
Trong một chu kỳ : + vật đi được quãng đường 4A
+ Vật đi qua ly độ bất kỳ 2 lần
* Nếu m= 0 thì: + Quãng đường đi được: ST = 4nA

+ Số lần vật đi qua x0 là MT= 2n
≠ 0 thì: + Khi t=t1 ta tính x1 = Acos(ωt1 + ϕ)cm và v1 dương hay âm (khơng tính v1)
* Nếu m
+ Khi t=t2 ta tính x2 = Acos(ωt2 + ϕ)cm và v2 dương hay âm (khơng tính v2)
m
Sau đó vẽ hình của vật trong phần lẽ
chu kỳ rồi dựa vào hình vẽ để tính Slẽ và số lần Mlẽ vật đi
T
qua x0 tương ứng.
GV: Lê Thanh Sơn,  : 0905930406

Trang 2


Lý thuyết và phương pháp giải các dạng toán phần cơ dao động lớp 12
Khi đó: + Quãng đường vật đi được là: S=ST +Slẽ
+ Số lần vật đi qua x0 là: M=MT+ Mlẽ
 x1 > x0 > x2
* Ví dụ: 
ta có hình vẽ:
v1 > 0, v2 > 0
-A x2 x0 O x1
Khi đó + Số lần vật đi qua x0 là Mlẽ= 2n
+ Quãng đường đi được:
Slẽ = 2A+(A-x1)+(A- x2 ) =4A-x1- x2

A

Dạng 4: Xác định lực tác dụng cực đại và cực tiểu tác dụng lên vật và
điểm treo lò xo - chiều dài lò xo khi vật dao động

1) Lực hồi phục( lực tác dụng lên vật):
r
r
r
Lực hồi phục: F = −kx = ma : luôn hướn về vị trí cân bằng
Độ lớn: F = k|x| = mω2|x| .
Lực hồi phục đạt giá trị cực đại Fmax = kA khi vật đi qua các vị trí biên (x = ± A).
Lực hồi phục có giá trị cực tiểu Fmin = 0 khi vật đi qua vị trí cân bằng (x = 0).
2) Lực tác dụng lên điểm treo lò xo:
Lực tác dụng lên điểm treo lò xo là lực đàn hồi: F = k | ∆l + x |
+ Khi con lăc lò xo nằm ngang ∆ l =0
mg g
= 2 .
+ Khi con lắc lò xo treo thẳng đứng: ∆ l =
k
ω
mg sin α
+ Khi con lắc nằm trên mặt phẳng nghiêng 1 góc α: ∆ l =
k
a) Lực cực đại tác dụng lện điểm treo là: Fmax = k(∆l + A)
b) Lực cực tiểu tác dụng lên điểm treo là:
+ khi con lắc nằm ngang: Fmin =0
+ khi con lắc treo thẳng đứng hoặc nằm trên mặt phẳng nghiêng 1 góc α :
Nếu ∆ l>A thì Fmin = k(∆l − A)
Nếu ∆l ≤ A thì Fmin =0
3) Lực đàn hồi ở vị trí có li độ x (gốc O tại vị trí cân bằng ):
+ Khi con lăc lò xo nằm ngang F= kx
+ Khi con lắc lò xo treo thẳng đứng hoặc nằm nghiêng 1 góc α : F = k|∆ l + x|
4) Chiều dài lò xo:
lo : là chiều dài tự nhiên của lò xo:

a) khi lò xo nằm ngang:
Chiều dài cực đại của lò xo : l max = l o + A.
Chiều dài cực tiểu của lò xo: l min = l o + A.
b) Khi con lắc lò xo treo thẳng đứng hoặc nằm nghiêng 1 góc α :
Chiều dài khi vật ở vị trí cân bằng : l cb = l o + ∆ l
Chiều dài cực đại của lò xo: l max = l o + ∆ l + A.
Chiều dài cực tiểu của lò xo: l min = l o + ∆ l – A.
Chiều dài ở ly độ x: l = l 0+∆ l+x

Dạng 5: Xác định năng lượng của dao động điều hoà
Phương trình dao động có dạng: x = Acos(ωt + ϕ) m
Phương trình vận tốc:
v = -Aωsin(ωt + ϕ) m/s
GV: Lê Thanh Sơn,  : 0905930406

Trang 3

X


Lý thuyết và phương pháp giải các dạng toán phần cơ dao động lớp 12
1
1
a) Thế năng: Wt = kx2 = k A2cos2(ωt + ϕ)
2
2
1
1
1
b) Động năng: Wđ = mv2 = mω2A2sin2(ωt + ϕ) = kA2sin2(ωt + ϕ) ; với k = mω2

2
2
2
1
1
c) Cơ năng: W = Wt + Wđ = k A2 =
mω2A2.
2
2
+ Wt = W - Wđ
+ Wđ = W – Wt
A
⇒ thời gian Wt = Wđ là : ∆t = T
Khi Wt = Wđ ⇒ x = ±
4
2
+ Thế năng và động năng của vật biến thiên tuần hồn với cùng tần số góc ω’ = 2ω, tần số dao
T
động f’ =2f và chu kì T’ = .
2
Chú ý: Khi tính năng lượng phải đổi khối lượng về kg, vận tốc về m/s, ly độ về mét

Dạng 6: Xác định thời gian ngắn nhất vật đi qua ly độ x1 đến x2
Ta dùng mối liên hệ giữa dao động điều hồ và chuyển động trịn đều để tính.
Khi vật dao động điều hồ từ x1 đến x2 thì tương ứng vứoiu vật chuyển động trịn đều từ M đến
N(chú ý x1 và x2 là hình chiếu vng góc của M và N lên trục OX
Thời gian ngắn nhất vật dao động đi từ x1 đến x2 bằng thời gian vật chuyển động tròn đều từ M
đến N
ˆ
MON

ˆ
ˆ
ˆ
Δt = t MN =
T , MON = x1MO + ONx2 với
360
N
M
| x1 |
| x2 |
ˆ
ˆ
Sin(x1MO) =
, Sin(ONx2 ) =
A
A
A
T
+ khi vật đi từ: x = 0 € x = ± thì ∆t =
-A
x2
O
x1 N X
2
12
A
T
+ khi vật đi từ: x = ± € x= ± A thì ∆t =
2
6

T
A 2
A 2 €
+ khi vật đi từ: x=0 € x = ±
và x = ±
x= ± A thì ∆t =
8
2
2
T
A 2
+ vật 2 lần liên tiếp đi qua x = ±
thì ∆t =
4
2
∆S
Vận tốc trung bình của vật dao dộng lúc này: v =
∆t
∆ S được tính như dạng 3.

Dạng 7: Hệ lò xo ghép nối tiếp - ghép song song và xung đối.
1). Lò xo ghép nối tiếp:
a) Độ cứng của hệ k:
Hai lị xo có độ cứng k1 và k2 ghép nối tiếp có thể xem
như một lị xo có độ cứng k thoả mãn biểu thức:
1 1
1
= +
(1)
k k1 k 2

Chứng minh (1):
Khi vật ở ly độ x thì:

GV: Lê Thanh Sơn,  : 0905930406

m

k1

k2

Trang 4


Lý thuyết và phương pháp giải các dạng toán phần cơ dao động lớp 12
f = kx, F1 = k1x1 , F2 = k 2 x 2
F = F1 = F2
1 1
1 hay
kk
 F = F1 = F2


+
k= 1 2
⇔ F = F1 = F2
⇒  F F1 F2 ⇒ =

k k1 k 2
k1 + k 2

 x = x1 + x 2
x = x + x
k = k + k

1
2
1
2

b) Chu kỳ dao động T - tần số dao động:
m
1
T2
⇒ = 12
+ Khi chỉ có lị xo 1( k1): T1 = 2π
k1
k1 4π m
m
1
T2 2
⇒ = 2
+ Khi chỉ có lị xo 2( k2): T2 = 2π
k2
k2 4π m
+ Khi ghép nối tiếp 2 lò xo trên: T = 2π

m
1
T2
⇒ = 2

k
k 4π m

1 1
1
T2
T12
T2 2
2
2
2
= +
Mà
nên
= 2 + 2 ⇒ T = T1 + T1
2
k k1 k 2
4π m 4π m 4π m
1
1
1
Tần số dao động: 2 = 2 + 2
f
f1 f 2

b. Lò xo ghép song song:
Hai lị xo có độ cứng k 1 và k2 ghép song song có thể xem như một lị
xo có độ cứng k thoả mãn biểu thức: k = k1 + k2 (2)
Chứng minh (2):
f = kx, F1 = k1x1 , F2 = k 2 x 2

 x = x1 = x 2

⇔  x = x1 = x 2
Khi vật ở ly độ x thì: 
 F = F1 + F2
F = F + F
1
2

 x = x1 = x 2
⇒
⇒ k = k1 + k 2
kx = k1x1 + k 2 x 2
b) Chu kỳ dao động T - tần số dao động:
m
4π 2 m
⇒ k1 =
+ Khi chỉ có lị xo1( k1): T1 = 2π
k1
T12

L1, k1
L2, k2

m
4π 2 m
⇒ k2 =
+ Khi chỉ có lị xo2( k2): T2 = 2π
k2
T2 2

m
4π 2 m
⇒k =
k
T2
4π 2 m 4π 2 m 4π 2 m ⇒ 1 = 1 + 1
=
+
Mà k = k1 + k2 nên
2
2
T2 T1 T2
T2
T12
T2 2
2
2
2
Tần số dao động: f = f1 + f1
+ Khi ghép nối tiếp 2 lò xo trên: T = 2π

c) Khi ghép xung đối công thức giống ghép song song

L1, k1

Lưu ý: Khi giải các bài toán dạng này, nếu gặp trường hợp một lị
xo có độ dài tự nhiên l 0 (độ cứng k0) được cắt thành hai lị xo có
chiều dài lần lượt là l 1 (độ cứng k1) và l 2 (độ cứng k2) thì ta có:
k0 l 0 = k1 l 1 = k2 l 2
ES

const
Trong đó k0 =
=
; E: suất Young (N/m2); S: tiết diện ngang (m2)
l0
l0

L2, k2

Dạng 8 : Chứng minh hệ dao động điều hoà
GV: Lê Thanh Sơn,  : 0905930406

Trang 5


Lý thuyết và phương pháp giải các dạng toán phần cơ dao động lớp 12
Trong trường hợp phải chứng minh cơ hệ dao động điều hoà trên cơ sở lực đàn hồi tác dụng:
F = -kx hoặc năng lượng của vật dao động (cơ năng) W = Wt + Wđ, ta tiến hành như sau:

Cách 1: Dùng phương pháp động lực học:
+ Phân tích lực tác dụng lên vật
+ Chọn hệ trục toạ độ Ox
+ Viết phương trình định luật II Newtơn cho vật:

r
r
F = ma chiếu phương trình này lên OX
∑

để suy ra: x'' = - ω2x : vậy vật dao dộng điều hồ với tàn số góc ω

Cách 2: Dùng phương pháp năng lượng:

1 2
kx (con lắc lò xo)
2
1
Wđ = mv2
2
1
1
Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng: W = Wt + Wđ = kx2 + mv2= const
2
2
+ Lấy đạo hàm hai vế theo t phương trình này chú ý: a = v' = x''
+ Biến đổi để dẫn đến: x'' = -ω2x vậy vật dao động điều hồ với tần số góc ω
* Vì W = Wt + Wđ trong đó: Wt =

Con lắc đơn
Dạng 9: Viết phương trình dao động của con lắc đơn
- con lắc vật lý- chu kỳ dao động nhỏ
1) Phương trình dao động.
Chọn: + Trục OX trùng tiếp tuyến với quỹ đạo
+ gốc toạ độ tại vị trí cân bằng
+ chiều dương là chiều lệch vật
+ gốc thời gian .....
Phương trình ly độ dài: s=Acos(ωt + ϕ) m
v = - Aωsin(ωt + ϕ) m/s
* Tìm ω>0:
2π

∆t
+ ω = 2πf =
, với T =
, N: tống số dao động
T
N
g
+ ω=
, ( l:chiều dài dây treo:m, g: gia tốc trọng trường tại nơi ta xét: m/s2)
l
mgd
+ω=
với d=OG: khoảng cách từ trọng tâm đến trục quay.
I
I: mơmen qn tính của vật rắn.
v
+ω=
A2 − s 2
* Tìm A>0:
v2
+ A 2 = s 2 + 2 với s = α .l
ω
¼
MN
¼
+ khi cho chiều dài quỹ đạo là một cung tròn MN : A =
2
+ A = α 0 .l , α 0 : ly độ góc: rad.
* Tìm ϕ ( −π ≤ ϕ ≤ π )
Dựa vào cách chọn gốc thời gian để xác định ra ϕ

GV: Lê Thanh Sơn,  : 0905930406

Trang 6


Lý thuyết và phương pháp giải các dạng toán phần cơ dao động lớp 12
x0

cosϕ = A
 x = x0
 x0 = Acosϕ

⇒ϕ = ?
⇔ 
⇒
Khi t=0 thì 
v = v0
v0 = − Aω sinϕ
sin ϕ = v0

ωA

s
A
Phươg trình ly giác: α = = α 0 cos(ωt + ϕ) rad. với α 0 = rad
l
l

2) Chu kỳ dao động nhỏ.
 T 2g

l = 4π 2
l

⇒
+ Con lăc đơn: T = 2π
2
g
 g = 4π l


T2

T 2 mgd
I=

I

4π 2
⇒
+ Con lắc vật lý: T = 2π
2
mgd
 g = 4π I

T 2 md


Dạng 10: Năng lượng con lắc đơn - Xác định vận tốc của vật
Lực căng dây treo khi vật đi qua ly độ góc α
1) Năng lượng con lắc đơn:

Chọn mốc thế năng tại vị trí cân bằng O
1
2
+ Động năng: Wđ= mv
2
+ Thế năng hấp dẫn ở ly độ α : Wt = mgl(1 - cosα)
1
2 2
+ Cơ năng: W= Wt+Wđ= mω A
2
1
2
Khi góc nhỏ: Wt = mgl(1 − cosα ) = mglα
2
1
2
W= mglα 0
2
2) Tìm vận tốc của vật khi đi qua ly độ α (đi qua A):
Áp dụng định luật bảo tồn cơ năng ta có:
Cơ năng tại biên = cơ năng tại vị trí ta xét
WA=WN
WtA+WđA=WtN+WđN
⇔ mgl(1 − cosα ) + 1 mv A 2 = mgl(1 − cosα 0 ) +0
2
2
⇒ v A = 2gl(cosα − cosα 0 ) ⇒ v A = ± 2gl(cosα - cosα 0 )

α0

α
r
τ

N
O

r
P

3) Lực căng dây(phản lực của dây treo) treo khi đi qua ly độ α (đi qua A):
r
r r
r
Theo Định luật II Newtơn: P + τ =m a chiếu lên τ ta được
v2 ⇔
v2
A
τ = m A + mgcosα = m2g(cosα − cosα 0 ) + mgcosα
l
l
⇒ τ = mg(3cosα - 2cosα 0 )

τ − mgcosα = ma ht = m
4) Khi góc nhỏ α ≤ 100

GV: Lê Thanh Sơn,  : 0905930406

Trang 7

A


Lý thuyết và phương pháp giải các dạng toán phần cơ dao động lớp 12
2
 v 2 = gl(α 0 − α 2 )
sin α ≈ α
A



α 2 khi đó 
1
2
2
cosα ≈ 1 −
τ = mg(1 − 2α 0 − 3α )

2

2
Chú ý: + Khi đi qua vị trí cân bằng(VTCB) α = 0
+ Khi ở vị trí biên α = α 0

Dạng 11 : Xác định chu kỳ con lắc ở độ cao h
độ sâu d khi dây treo không giản
Gia tốc trọng trường ở mặt đất: g =

GM
; R: bán kính trái Đất R=6400km

R2

1) Khi đưa con lắc lên độ cao h:
GM
g
=
2
h .
Gia tốc trọng trường ở độ cao h:
(R + h)
(1 + ) 2
R
l
Chu kỳ con lắc dao động đúng ở mặt đất: T1 = 2π
(1)
g
gh =

Chu hỳ con lắc dao động sai ở độ cao h: T2 = 2π

l
(2)
gh

T1
1
gh
1
h
=

=
g 1 + h ⇒ T2 1 + h ⇒ T2 = T1 (1 + R )
R
R
Khi đưa lên cao chu kỳ dao động tăng lên.
2) Khi đưa con lắc xuống độ sâu d:
d
g d = g(1 - )
R
*ở độ sâu d:
4
m( π (R − d)3 .D)
⇔ mg d = G 3
(R − d) 2
Chúng minh: Pd = Fhd
D: khối lượng riêng trái Đất
T
gh
⇒ 1 =
mà
T2
g

4
( π R 3 .D)(R − d)3
M(R − d)3 GM
d
⇔ gd = G 3
=G
= 2 .(1 − )

2
3
2
3
(R − d) .R
(R − d) .R
R
R

⇒ g d = g(1 -

d
)
R

l
(3)
gd
T1
1d
T2 =
≈ T1 (1 +
)
gd
gd
T1
d
⇒
⇒
=

= 1−
2R
mà
d
1T2
g
g
R
R
Khi đưa xuống độ sâu chu kỳ dao động tăng lên nhưng tăng ít hơn đưa lên độ cao

*Chu kỳ con lắc dao động ở độ sâu d: T2 = 2π

Dạng 12 : Xác định chu kỳ khi nhiệt độ thay đổi
(dây treo làm bằng kim loại)
Khi nhiệt độ thay đổi: Chiều dài biến đổi theo nhiệt độ : l = l0 (1 + λ t).
λ : là hệ số nở dài vì nhiệt của kim loại làm dây treo con lắc.
l0 : chiều dài ở 00C

GV: Lê Thanh Sơn,  : 0905930406

Trang 8


Lý thuyết và phương pháp giải các dạng toán phần cơ dao động lớp 12
l
Chu kỳ con lắc dao động đúng ở nhiệt độ t1(0C): T1 = 2π 1 (1)
g
Chu kỳ con lắc dao động sai ở nhiệt độ t2(0C): T2 = 2π

T
l
l2
(2) ⇒ 1 = 1
T2
l2
g

l1 = l0 (1 + λ t1 )
l
1 + λ t1
1
⇒ 1 =
≈ 1 − λ (t 2 − t1 ) vì λ = 1
Ta có: 
l2
1+ λt2
2
l2 = l0 (1 + λ t 2 )
T1
1
T1
1
≈ 1 − λ (t 2 − t1 ) ⇒ T2 =
≈ T1 (1 + λ (t 2 − t1 ))
⇒ T2
1
2
2
1 − λ (t 2 − t1 )

2
1
t
Vậy T2 = T1 (1 +λ(t - 2 ))1
2
+ khi nhiệt độ tăng thì chu kỳ dao động tăng lên
+ khi nhiệt độ giảm thì chu kỳ dao động giảm xuống
T1
1
h
≈ 1 -λ(t - 2 ) t 1
Chú ý: + khi đưa lên cao mà nhiệt độ thay đổi thì:
T2
2
R
T1
1
≈ 1 -λ(t - 2 ) t 1
+ khi đưa lên xuống độ sâu d mà nhiệt độ thay đổi thì:
T2
2

d
2R

Dạng 13 : Xác định thời gian dao động nhanh
chậm trong một ngày đêm.
Một ngày đêm: t = 24h = 24.3600 = 86400s.
Chu kỳ dao động đúng là: T1
chu kỳ dao động sai là T2

+ Số dao động con lắc dao động đúng thực hiện trong một ngày đêm: N1 =
+ Số dao động con lắc dao động sai thực hiện trong một ngày đêm: N 2 =

t
T1

t
T2

1 1
− |
T2 T1
T1
+ Thời gian chạy sai trong một ngày đêm là: ∆τ = T1.∆N = t | − 1|
T2
 Nếu chu kỳ tăng con lắc dao động chậm lại
 Nếu chu kỳ giảm con lắc dao động nhanh lên
+ Số dao đông sai trong một ngày đêm: ∆N =| N1 − N1 |= t |

* Khi đưa lên độ cao h con lắc dao động chậm trong một ngày là: ∆τ = t.

h
R

* Khi đưa xuống độ sâu h con lắc dao động chậm trong một ngày là: Δτ = t.

d
2R

1

* Thời gian chạy nhanh chậm khi nhiệt độ thay đổi trong một ngày đêm là: Δτ = t λ | t 2 - t 1 |
2
h 1
* Thời gian chạy nhanh chậm tổng quát: Δτ = t | + λ(t 2 - t 1 ) |
R 2

Dạng 13 : Xác định chu kỳ con lăc vấp(vướng) đinh
biên độ sau khi vấp đinh
1) Chu kỳ con lắc:
* Chu kỳ cn lắc trước khi vấp đinh: T1 = 2π
GV: Lê Thanh Sơn,  : 0905930406

l1
, l1 : chiều dài con lắc trước khi vấp đinh
g
Trang 9


Lý thuyết và phương pháp giải các dạng toán phần cơ dao động lớp 12
l
* Chu kỳ con lắc sau khi vấp đinh: T2 = 2π 2 , l2 : chiều dài con lắc sau khi vấp đinh
g
1
* Chu kỳ của con lắc: T = (T1 + T2 )
2
2) Biên độ góc sau khi vấp đinh β 0 :
Chọn mốc thế năng tại O. Ta có: WA=WN
α0
⇒ WtA=WtN ⇔ mgl2 (1 − cosβ 0 ) = mgl1 (1 − cosα 0 )
⇔ l2 (1 − cosβ 0 ) = l1 (1 − cosα 0 ) vì góc nhỏ nên

β0
N
l
1
1 2
⇒ l2 (1 − (1 − β 02 )) = l1 (1 − (1 − α 0 ) ⇒ β 0 = α 0 1 : biên độ góc sau
l2
2
2
O
khi vấp đinh.
Biên độ dao động sau khi vấp đinh: A' =β 0. l2

Dạng 14: Xác định chu kỳ con lắc bằng phương pháp trùng
phùng
Cho hai con lắc đơn: Con lắc 1 chu kỳ T1 đã biết
Con lắc 2 chu kỳ T2 chưa biết T2 ≈ T1
Cho hai con lắc dao động trong mặt phẳng thẳng đứng song song trước mặt một người quan sát.
Người quan sát ghi lại những lần chúng đi qua vị trí cân bằng cùng lúc cùng chiều(trùng phùng).
Gọi θ là thời gian hai lần trùng phùng liên tiếp nhau
a) Nếu T1 > T2 : con lắc T2 thực hiện nhiều hơn con lắc T1 một dao động
θ

θ
1
T2 = n + 1
1
1 1
T2 =
T2 =


= +
θ
1 1 ⇒
⇒
⇒
ta có θ = nT1 = (n + 1)T2 ⇒ 
+1
+
T2 Tθ
1
n = θ
T1
T1 θ
T1


b) Nếu T1 < T2 : con lắc T1 thực hiện nhiều hơn con lắc T2 một dao động
θ

T2 =
θ
1

1
1 1
T2 =
T2 =
n


= θ
1 1 ⇒
⇒
⇒
ta có θ = nT2 = (n + 1)T1 ⇒ 
−1
−
T2 Tθ
1
n = θ − 1
T1
T1 θ
T1



Dạng 15 : Xác định chu kỳ con lắc khi chịu tác dụng thêm của
r
ngoại lực không đổi F .
* Chu kỳ con lắc lúc đầu: T1 = 2π

l
(1)
g

* Chu kỳ con lắc lúc sau: T2 = 2π

l
(2)
g hd

r
Khi con lắc chịu tác dụng thêm của ngoại lực khơng đổi F khi đó:
r
r r
Trọng lực hiệu dụng(trọng lực biểu kiến): Phd = F + P
r
r
r
r r
r F
⇔ mg hd = F + mg ⇒ g hd = g +
m
r
r
1) Khi F ↑↑ P (cùng hướng)
GV: Lê Thanh Sơn,  : 0905930406

α0

N

r
r F
P

Trang 10
O

A

Lý thuyết và phương pháp giải các dạng toán phần cơ dao động lớp 12
F
g hd = g +
khi đó T2 m
r
r
2) Khi F ↑↓ P (ngược hướng)
F
g hd = g −
khi đó T2 >T1: chu kỳ tăng
m
r r
3) Khi F ⊥ P (vng góc)
2

F
g hd = g +  ÷ khi đó T2 m
F
Vị trí cân bằng mới tan α 0 =
P
Chú ý: Các loại lực có thể gặp:
9 | q1q 2 |
+1) Lực tĩnh điện: F = 9.10
2
ε r12
U

+2) Lực diện trường: F=|q|.E, E = : cường độ điện trường
d
đều(V/m)
r
r
F ↑↑ E khi q>0,
r
r
F ↑↓ E khi q<0
+3) Lực đẩy Acsimet: FA= D.V.g : D: khối lượng riêng
của chất lỏng, khí
V: thể tích chất lỏng
mà vật chiếm chổ
2

r
F

α0

N
r
P

O

α0
r
F
r

P

O

Dạng 16 : Xác định chu kỳ con lắc khi gắn vào hệ chuyển
r
động tịnh tiến với gia tốc a
r
- Khi con lắc gắn vào hệ chuyển động tính tiến với gia tốc a thì vật chịu tác dụng thêm của lực
r
r
r
quán tính Fqt =-m a (ngược chiều với a )
r
r r
Trọng lực hiệu dụng(trọng lực biểu kiến): Phd = Fqt + P
r
r
r r
r r
⇔ mg hd = mg − ma ⇒ g hd = g − a
r
r
r
+ khi hệ chuyển động nhanh dần đều thì a cùng chiều với v (chiều chuyển động) khi đó Fqt
ngược chiều chuyển động
r
r
r
+ khi hệ chuyển động chậm dần đều thì a ngược chiều với v (chiều chuyển động) khi đó Fqt cùng

chiều chuyển động
r
r
1) Khi Fqt ↑↑ P (cùng hướng) thì g hd = g + a khi đó T2 r
r
2) Khi Fqt ↑↓ P (ngược hướng) thì g hd = g − a khi đó T2 >T1: chu kỳ tăng
r
r
3) Khi Fqt ⊥ P (vng góc) thì g hd = g 2 + a 2 khi đó T2
F
Vị trí cân bằng mới tan α 0 = qt
P
r
r
2
2
2
4) Khi Fqt hợp với P một góc α thì: g hd = g + a + 2ga.cosα

GV: Lê Thanh Sơn,  : 0905930406

Trang 11


Lý thuyết và phương pháp giải các dạng toán phần cơ dao động lớp 12

Dạng 17 : Bài toán con lắc đứt dây - va chạm
1) Bài toán đứt dây:

Khi con lăc đứt dây vật bay theo phương tiếp tuyến với quỹ đạo tại điểm đứt.
+ Khi vật đi qua vị trí cân bằng thì đứt dây lúc đó vật chuyển động nén ngang với vận tốc đầu
là vận tốc lúc đứt dây.
Vận tốc lúc đứt dây: v 0 = 2gl(1 − cosα 0 )
 theo ox : x = v 0 .t

Phương trình theo các trục toạ độ: 
1 2
 theo oy : y = 2 gt

1 x2
1
⇒ phương trình quỹ đạo: y = g 2 =
x2
2 v0 4l(1 − cosα 0 )
+ Khi vật đứt ở ly độ α thì vật sẽ chuyển động ném xiên với vận tốc
ban đầu là vận tốc lúc đứt dây.
Vận tốc vật lúc đứt dây: v 0 = 2gl(cosα − cosα 0 )

Phương trình theo các trục toạ độ:
 theo ox : x = (v 0 cos α ).t


1 2
 theo oy : y = (v 0 sin α ).t − 2 gt


α0

N

r

O v0

X

Y

α0
Y

r
v0
N
X

O

Khi đó phương trình quỹ đạo là:
1
g
y = (tan α ).x −
x2
2
2 (v 0 .cosα )
Hay: y = (tan α ).x −

1 g
(1 + tan 2 α )x 2
2 v02

1 2
Chú ý: Khi vật đứt dây ở vị trí biên thì vật sẻ rơi tự do theo phương trình: y = gt
2

2) Bài toán va chạm:
+ Trường hợp va chạm mềm: sau khi va chạm hệ chuyển động cùng vận tốc
r r r
r
r
r
Theo ĐLBT động lượng: PA + PB = PAB ⇔ m A v A + m B v B = (m A + m B )V
Chiếu phương trình này suy ra vận tốc sau va chạm V
+ Trường hợp va chạm đàn hồi: sau va chạm hai vật chuyển động với các vận tốc khác
r
r
nhau v A2 và v B2 .
Theo định luật bảo toàn động lượng và động năng ta có
r
r
r
r
r r r
r
m A v A + m B v B = m A v A 2 + m B v A 2
 PA + PB = PA 2 + PB2


⇔ 1


1
1
1
2
2
2
2
 WdA + WdB =WdA 2 +WdB2

 2 m A v A + 2 m B v B = 2 m A v A2 + 2 m B v B2

từ đây suy ra các giá trị vận tốc sau khi va chạm v A 2 và v B2 .

GV: Lê Thanh Sơn,  : 0905930406

Trang 12


Lý thuyết và phương pháp giải các dạng toán phần cơ dao động lớp 12

Dạng 18 : Tổng hợp hai dao động cùng phương cùng tần số
+ Hai dao động điều hồ cùng phương cùng tần số:
Phương trình dao động dạng: x1 = A1cos(ωt + ϕ1)
x2 = A2cos(ωt + ϕ2)
⇒ x = x1 + x2 = Acos(ωt + ϕ)
a) Biên độ dao động tổng hợp:
A2 = A12 + A22 + 2A1A2 cos (ϕ2 - ϕ1)
Nếu hai dao động thành phần có pha:
 cùng pha:
∆ϕ = 2kπ ⇒ Amax = A1 + A2

 ngược pha:
∆ϕ = (2k + 1)π ⇒ Amin = A1 − A2

π
⇒ A = A12 + A2 2
2
 lệch pha bất kì: A1 − A2 ≤ A ≤ A1 + A2
A sin ϕ1 + A2 sin ϕ 2
tan ϕ = 1
⇒ϕ = ?
b) Pha ban đầu:
A1 cos ϕ 2 + A2 cos ϕ 2
+ Nếu có n dao động điều hoà cùng phương cùng tần số:
x1 = A1cos(ωt + ϕ1)
…………………..
xn = Ancos(ωt + ϕn)
Dao động tổng hợp là: x = x1 + x2 + x3….. = A cos(ωt + ϕ)
Thành phần theo phương nằm ngang Ox:
Ax = A1cosϕ1 + A2cosϕ2 + ……. Ancosϕn
Thành phần theo phương thẳng đứng Oy:
Ay = A1sinϕ1 + A2sinϕ2 + ……. Ansinϕn
Ay
2
2
⇒ A = Ax + Ay + …. và tanϕ =
Ax
Chú ý: Khi không áp dụng được các công thức trên để đơn giản ta dùng phương pháp giản đồ
vectơ Frexnen để giải
 vuông pha: ∆ϕ = (2k + 1)

Dạng 19 : Bài toán về sự cộng hưởng dao động
Để cho hệ dao động với biên độ cực đại hoặc rung mạnh hoặc nước sóng sánh mạnh nhất thì xãy
ra cộng hưởng dao động.
Khi đó ω = ω0 ( f = f 0 ) ⇒ T=T0
s
Vận tốc khi xãy ra cộng hưởng là: v =
T
Lưu ý:
k
 con lắc lò xo: ω0 =
m
g
 con lắc đơn: ω0 =
l
GV: Lê Thanh Sơn,  : 0905930406

Trang 13


Lý thuyết và phương pháp giải các dạng toán phần cơ dao động lớp 12
mgd
 con lắc vật lý: ω0 =
I

Dạng 20 : Bài toán về dao động tắt dần
a) Tính độ giảm biên độ dao động sau một chu kỳ: ∆A
ta có : Độ giảm thế năng cơng lực ma sát
Gọi A1 là biên độ dao động sau nửa chu kỳ đầu
A2 là biên độ dao động sau nửa chu kỳ tiếp theo
+ Xét trong nửa chu kỳ đầu:

1 2 1 2
1
1
kA1 − kA = Amasát = − Fmasát ( A + A1 ) ⇒ kA2 − kA12 = Fmasát ( A + A1 )
2
2
2
2
F
1
1
⇔ k ( A − A1 )( A + A1 ) = Fmasát ( A + A1 ) ⇒ k ( A − A1 ) = Fmasát ⇒ A − A1 = 2 masát (1)
2
2
k
+ Xét trong nửa chu kỳ tiếp theo:
1 2 1 2
1
1 2
kA2 − kA1 = Amasát = − Fmasát ( A1 + A2 ) ⇒ kA12 − kA2 = Fmasát ( A2 + A1 )
2
2
2
2
F
1
1
k ( A1 − A2 )( A1 + A2 ) = Fmasát ( A2 + A1 ) ⇒ k ( A1 − A2 ) = Fmasát ⇒ A1 − A2 = 2 masát (2)
2
2

k
F
Từ (1) và (2) ⇒ Độ giảm biên độ sau một chu kỳ: ∆A = A − A2 = 4 masát
k
F
Độ giảm biên độ sau N chu kỳ dao động: ∆An = A − An = 4 N masát
k
⇔

b) Số chu kỳ dao động cho đến lúc dừng lại:
Khi dừng lại An=0 ⇒ số chu kỳ : N =
Lực masát: Fmasát = η .N

A
kA
=
∆An 4 Fmasát

η : là hệ số masát

N: phản lực vuông góc với mặt phẳng

c) Để duy trì dao động:
Năng lượng cung cấp = Năng lượng mất đi trong một chu kỳ= Công của lực masát

GV: Lê Thanh Sơn,  : 0905930406

Trang 14