Bạn đã từng nghe về hiện tượng cộng hưởng chưa? Đó là một phần quan trọng trong môn Vật lý 12 và thường xuyên xuất hiện trong các bài kiểm tra và thi tốt nghiệp THPT. Vậy hiện tượng cộng hưởng là gì? Nó xảy ra khi nào? Và có ứng dụng như thế nào? Cùng Viettel AIO tìm hiểu chi tiết về chủ đề này!
TÓM TẮT
Hiện tượng cộng hưởng là gì?
🔎 Xem thêm
Cộng hưởng là hiện tượng khi biên độ của một dao động tăng đột ngột đến giá trị cực đại khi tần số của lực cưỡng bức bằng tần số riêng của hệ dao động. Hiện tượng này có thể xảy ra trong nhiều loại dao động, bao gồm dao động điện từ và dao động cơ học. Khi có sự cộng hưởng, biên độ dao động đạt giá trị cực đại.
Hiện tượng cộng hưởng là gì?
=> Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi tần số của lực bức tương đương với tần số riêng của hệ.
Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi nào?
Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi một hệ thống có thể lưu trữ và truyền năng lượng giữa các chế độ lưu trữ khác nhau. Ví dụ, một con lắc đơn giản thường có động năng hoặc thế năng. Hầu hết các hệ thống có tần số cộng hưởng và nhiều tần số hài có biên độ thấp khi chúng di chuyển ra khỏi trung tâm.
Để tạo ra hiện tượng cộng hưởng, chúng ta có thể:
- Giữ nguyên R, L, C và thay đổi tần số của nguồn bức.
- Giữ nguyên tần số và thay đổi tần số dao động riêng của mạch bằng cách thay đổi L hoặc C. Thực tế, thay đổi L là khá khó thực hiện, nên phương pháp này ít được sử dụng.
Mạch cộng hưởng là khi cường độ dòng điện chạy trong mạch đạt giá trị cực đại khi:
- U là hiệu điện thế hiệu dụng được đặt vào 2 đầu mạch.
- Z là tổng trở đặt giá trị cực tiểu của mạch.
Các hiện tượng cộng hưởng phổ biến hiện nay
Hiện tượng cộng hưởng cơ học
Cộng hưởng cơ học là hiện tượng khi một hệ thống cơ học đáp ứng biên độ lớn hơn khi tần số dao động cơ học phù hợp với tần số dao động tự nhiên của hệ thống so với các tần số khác.
Hiện tượng cộng hưởng cơ học
Tần số cộng hưởng của lò xo được tính bằng công thức: NSO = 12XKNS
Trong đó:
- m là khối lượng của lò xo
- k là hằng số lò xo
Hiện tượng cộng hưởng âm thanh
Hiện tượng cộng hưởng âm thanh xảy ra khi hệ thống âm thanh khuếch đại sóng âm có tần số trùng với một trong số các tần số dao động tự nhiên của hệ thống âm thanh.
Cộng hưởng âm thanh đóng vai trò quan trọng trong việc chế tạo nhạc cụ và ảnh hưởng đến thính giác của con người. Ví dụ, dây và thân của đàn violin, chiều dài của ống trong ống sáo, và hình dạng của màng trống đều sử dụng cộng hưởng để tạo ra âm thanh.
Hiện tượng cộng hưởng điện
Hiện tượng cộng hưởng điện xảy ra khi trong một đoạn mạch, cảm kháng bằng nhau. Tần số cộng hưởng trong mạch LC được tính bằng công thức: 1/√LC
Phương pháp giải các bài tập về hiện tượng cộng hưởng điện bao gồm:
- Điều kiện: Zn = Zc ⇔ L = 1/C ⇔ LC^2 = 1
- Cường độ dòng điện trong mạch đạt đến giá trị cực đại khi Imax = UZmin = UR = URR
- Điện áp hiệu dụng: UL = UC => UR = U; P = Pmax = U^2R
- Điện áp và cường độ dòng điện phải cùng pha (nghĩa là φ = 0)
- Hệ số công suất cực đại: cosφ = 1
Ứng dụng của hiện tượng cộng hưởng trong đời sống
Hiện tượng cộng hưởng được ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống. Dưới đây là một số ví dụ:
-
Khi lính đi bộ qua một cây cầu có nhịp dài, họ thường được khuyên nên bẻ bước để tạo ra sự di chuyển nhẹ nhàng. Điều này giúp tạo ra các dao động có biên độ lớn và nguy hiểm trong cấu trúc của cây cầu.
-
Khi làm nóng và nấu chín thức ăn bằng lò vi sóng, sóng trong lò có bước sóng 12cm và tần số 3450MHz. Ở mức tần số này, các sóng sẽ được hấp thụ để cộng hưởng các phân tử chất béo trong thức ăn, làm nóng và nấu chín thức ăn.
-
Hiện tượng cộng hưởng cơ học cũng được thể hiện rõ trong cú xoay. Khi một loạt lực đẩy được thực hiện đều đặn lên con lắc, chuyển động của nó có thể tạo ra biên độ lớn. Ngược lại, khi lực đẩy không đều, xích đu sẽ khó rung.
-
Trong việc tinh chỉnh đài radio, ta dễ dàng gặp hiện tượng cộng hưởng điện. Khi xoay núm để điều chỉnh độ dài, chúng ta cần điều chỉnh tần số riêng của mạch điện sao cho bằng tần số truyền của đài. Khi hai tần số khớp nhau, sự hấp thụ năng lượng là cực đại, và chúng ta sẽ nghe thấy trạm duy nhất.
Hy vọng rằng, bài viết này đã giúp bạn hiểu rõ hơn về hiện tượng cộng hưởng và ứng dụng của nó. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, hãy để lại bình luận phía dưới. Viettel AIO sẽ nhanh chóng trả lời và giúp bạn.
Bài viết liên quan: