Chào mừng bạn đến với thế giới kỳ diệu của dao động cơ học. Trong cuộc sống hàng ngày, các hiện tượng dao động xuất hiện khắp nơi: từsự rung của dây đàntạo nên những giai điệu du dương cho con người, đếnsự dao động qua lại của quả bóng đồng hồ, thậm chí làsự lay động của ngọn cây trong gió nhẹ. Vật lý học đã tổng hợp và trừu tượng hóa những hiện tượng phức tạp này thành một dạng chuyển động cơ bản.
Ta gọi chuyển động qua lại quanh một vị trí nào đó của vật thể hoặc một phần của nó làdao động cơ học (mechanical vibration), viết tắt là dao động.
Hình 2.2-1: Mô hình con lắc lò xo (ngang)
Mô hình lý tưởng: Con lắc lò xo
Để nghiên cứu sâu hơn, chúng ta đã xây dựng một mô hình vật lý lý tưởng ——con lắc lò xo (spring oscillator). Nó gồm một viên bi nhỏ và một lò xo. Trong mô hình này, chúng ta áp dụng sự đơn giản hóa khoa học:
- Bỏ qua khối lượng của lò xo.
- Bỏ qua lực ma sát tại mặt tiếp xúc và lực cản không khí.
Vị trí cân bằng (equilibrium position) là trung tâm của nghiên cứu: khi lò xo không bị biến dạng, hợp lực tác dụng lên viên bi bằng 0, vị trí này chính là trung tâm dao động. Dù là sự nổi lềnh bềnh của phao trên mặt nước hay viên bi thép treo thẳng đứng, bản chất động lực học của chúng đều nằm ở lực phục hồi mà vật chịu tác dụnglực phục hồiluôn hướng về điểm cân bằng này.