Hãy giải thích tại sao dao động của em bé chơi xích đu trong ví dụ ở đầu bài lại tắt dần nếu không có người mẹ thỉnh thoảng đẩy nhẹ vào em bé.

Dao động của em bé chơi xích đu sẽ tắt dần nếu không có sự can thiệp từ bên ngoài, ví dụ như việc người mẹ thỉnh thoảng đẩy nhẹ vào em bé. Nguyên nhân chính của hiện tượng này là do sự mất mát năng lượng trong hệ thống, cụ thể là qua lực ma sát và lực cản không khí.

1. Năng lượng và dao động: Khi em bé trên xích đu bắt đầu dao động, nó tích lũy năng lượng kinetic (động năng) và potential (thế năng). Một dao động lý tưởng sẽ tiếp diễn mãi mãi nếu không có bất kỳ lực cản nào. Tuy nhiên, trong thực tế, các lực cản như ma sát giữa xích đu và trục treo, và lực cản không khí sẽ làm mất năng lượng của hệ thống.

2. Ma sát: Khi xích đu di chuyển, nó tiếp xúc với các bề mặt khác nhau, gây ra lực ma sát. Lực ma sát này làm giảm động năng của em bé, khiến cho biên độ dao động (độ cao) ngày càng giảm dần.

3. Lực cản không khí: Khi em bé đu đưa, không khí xung quanh cũng tác động một lực cản lên chuyển động của xích đu. Lực cản này cũng làm giảm tốc độ và năng lượng dao động của em bé.

4. Thêm năng lượng từ bên ngoài: Khi người mẹ đẩy nhẹ vào em bé, bà ấy đã cung cấp thêm năng lượng cho hệ thống, giúp duy trì hay thậm chí tăng biên độ dao động. Nếu không có lực đẩy này, năng lượng đã bị mất đi sẽ không được bổ sung, dẫn đến việc xích đu sẽ dừng lại sau một thời gian.

Do đó, nếu không có người mẹ thỉnh thoảng đẩy vào em bé, dao động của em bé trên xích đu sẽ tắt dần do sự mất mát năng lượng liên tục từ ma sát và lực cản không khí.