VẬT LÝ (Nâng cao) – Chuyển động điều hòa đơn giản

Chuyển động điều hòa đơn giản

Thời gian học: 5-15 giờ

Nội dung: Chuyển động điều hòa đơn giản (SHM) là môn học nghiên cứu các chuyển động tuần hoàn trong đó lực phục hồi tỷ lệ thuận với độ dịch chuyển. Môn học này bao gồm các hệ thống lò xo, chuyển động con lắc, biên độ, tần số, chu kỳ, các phép biến đổi năng lượng (động năng và thế năng), góc pha và các hiệu ứng giảm chấn. TYT tập trung vào các phương trình SHM cơ bản, trong khi AYT tập trung vào các hệ thống và ứng dụng phức tạp. Chương trình giảng dạy năm 2025 hiện tại cũng bao gồm các cảm biến địa chấn và công nghệ phân tích rung động. Môn học này tạo nền tảng cho các hệ thống sóng và rung động.

• Định nghĩa về chuyển động điều hòa đơn giản:
  • Tính chất của SHM (Lực tuần hoàn và lực phục hồi)
  • F = -kx (Định luật Hooke)
  • Mối quan hệ giữa độ dịch chuyển, vận tốc và gia tốc
• Các tham số SHM:
  • Biên độ (A)
  • Tần số (f = 1/T)
  • Chu kỳ (T = 2π√(m/k))
  • Góc pha và độ lệch pha
• Hệ lò xo:
  • Chuyển động lò xo theo phương ngang
  • Chuyển động lò xo theo phương thẳng đứng (Hiệu ứng khối lượng)
  • Bảo toàn năng lượng (1/2kx² + 1/2mv²)
• Chuyển động con lắc:
  • Con lắc đơn (T = 2π√(L/g))
  • Con lắc vật lý
  • Xấp xỉ góc nhỏ
• Năng lượng và giảm chấn:
  • Chuyển đổi động năng và thế năng
  • Hiệu ứng giảm chấn (Ma sát và sức cản của không khí)
  • Mất năng lượng và biên độ giảm
• Ứng dụng:
  • Cơ chế đồng hồ
  • Cảm biến địa chấn
  • Phân tích rung động trong kỹ thuật
• Các yếu tố ảnh hưởng:
  • Hằng số khối lượng và lò xo
  • Ma sát và điều kiện môi trường
  • Điều kiện ban đầu (Độ dịch chuyển, Vận tốc)
• Phát triển hiện đại:
  • Hệ thống cách ly rung động
  • Hệ thống vi cơ điện tử (MEMS)
  • Phần mềm mô phỏng