Hiện tượng cộng hưởng là gì? Xảy ra khi nào? Ứng dụng – Rửa xe tự động

Hiện tượng cộng hưởng là một phần không thể thiếu của Vật lý 12, xuất hiện khá nhiều trong các bài kiểm tra, thi tốt nghiệp THPT. Vậy, hiện tượng cộng hưởng là gì? Xảy ra khi nào? Ứng dụng ra sao? Cùng tìm hiểu các nội dung thông tin có trong bài viết dưới đây.

Hiện tượng cộng hưởng là gì?

Cộng hưởng là hiện tượng biên độ giao động cưỡng bức tăng đột ngột đến một giá trị cực đại khi tần số f của lực cưỡng bức bằng tần số riêng f0 của hệ dao động. Cộng hưởng có thể xảy ra trong nhiều loại dao động như dao động điện từ, dao động cơ học. Khi có sự cộng hưởng thì biên độ dao động đạt giá trị cực đại.

=> Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi f=f0 hay nói cách khác, điều kiện của sự cộng hưởng đó là f=f0.

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 như động năng hoặc thế năng mà bạn thường thấy với một con lắc đơn giản. Đa số, các hệ thống có một tần số cộng hưởng và nhiều tần số hài có biên độ thấp dẫn khi chúng di chuyển ra khỏi trung tâm.

Để tạo ra hiện tượng cộng hưởng thì ta phải:

• Giữ nguyên R, L, C và thay đổi tần số của nguồn bức

• Giữ nguyên tần số và nguồn cưỡng bức thay đổi tần số dao động riêng của mạch bằng cách thay đổi L hoặc C. Thông thường, người ta sẽ thay đổi L của cuộn cảm rất khó thực hiện nên rất ít người sử dụng phương pháp thay đổi L.

Mạch cộng hưởng là khi cường độ dòng điện chạy trong mạch đạt đến giá trị cực đại khi đó:

Trong đó:

• U: Là hiệu điện thế hiệu dụng được đặt vào 2 đầu mạch

• : 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 được hiểu là xu hướng của 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.

Tần số cộng hưởng của lò xo sẽ được tính theo 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 thành là 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 là một phần rất quan trọng đối với những người chế tạo nhạc cụ. Bởi, các nhạc cụ âm thanh như chiều dài của ống trong ống sáo, dây và thân của đàn violin và hình dạng của màng trống đều sử dụng tới bộ cộng hưởng. Cộng hưởng âm thanh cũng giữ vai trò quan trọng đối với thính giác của con người.

Hiện tượng cộng hưởng điện

Trong một đoạn mạch, khi cảm kháng bằng nhau thì xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện. Tần số cộng hưởng trong mạch LC được cho bởi công thức: = 1LC

Phương pháp giải các bài tập về hiện tượng cộng hưởng điện:

• Điều kiện: Zn = Zc ⇔ L = 1C⇔ LC2 = 1

• Cường độ dòng điện trong mạch cực đại khi Imax = UZmin = UR = URR

• Điện áp hiệu dụng: UL = UC => UR = U; P = Pmax = U2R

• Điện áp và cường độ dòng điện phải cùng pha ( nghĩa là φ = 0 )

• Hệ số công suất cực đại sẽ là: cosφ = 1

Ứng dụng của hiện tượng cộng hưởng trong đời sống

Hiện tượng cộng hưởng được ứng dụng nhiều trong cuộc sống, phải kể đến như:

• Những người lính khi hành quân trên cây cầu có nhịp dài luôn được khuyên là nên bẻ bước. Sự di chuyển nhẹ nhàng giúp họ tạo ra các dao động có biên độ lớn nguy hiểm trong cấu trúc cầu.

• Khi làm nóng và nấu chín thức ăn bằng lò vi sóng, sóng tạo ra trong loại lò này có bước sóng 12 cm, tần số 3450 MHz. Ở mức tần số này, các sóng sẽ được hấp thụ để cộng hưởng các phân tử chất béo trong thức ăn rồi làm nóng và nấu chín.

• Cú xoay là minh chứng rõ nét nhất về hiện tượng cộng hưởng cơ học. Nó tương tự như việc một con lắc với tần số riêng sẽ phụ thuộc vào chiều dài của nó. Nếu như một loạt các lực đẩy này đều đặn được thực hiện cho xích đu, chuyển động của nó có thể được tạo ra rất lớn còn khi không đều thì xích đu sẽ rất khó rung.

• Quay radio ứng dụng của hiện tượng cộng hưởng điện mà bạn dễ dàng bắt gặp trong cuộc sống. Khi xoay núm của một đài để điều chỉnh độ dài, chúng ta sẽ phải thay đổi tần số riêng mạch điện của máy thu sao cho nó bằng tần số truyền của đài. Khi hai tần số khớp với nhau thì sự hấp thụ năng lượng là cực đại và đây cũng chính là trạm duy nhất mà chúng ta sẽ nghe thấy.

Mong rằng, nội dung thông tin có trong bài viết dưới đây về hiện tượng cộng hưởng sẽ giúp ích bạn trong việc giải các bài tập ứng dụng. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào cần được giải đáp, quý bạn đọc hãy comment phía dưới, ruaxetudong.org sẽ hỗ trợ bạn nhanh chóng.