Thế năng cực đại của hệ con lắc trong bộ giảm chấn khối lượng:

\(W_{tmax}=\dfrac{1}{2}mw^2A^2=\dfrac{1}{2}\cdot3\cdot10^5=3037500\pi\left(J\right)\)

Tham khảo:

Bộ giảm chấn khối lượng được thiết kế là một con lắc thép nặng 660 tấn (728 tấn Mỹ) đóng vai trò làm một thiết bị giảm chấn khối lượng điều chỉnh, có chi phí là 132 triệu Đài tệ (4 triệu USD).Được treo lơ lửng từ tầng 92 xuống tầng 87, con lắc đu đưa để bù chuyển động trong tòa nhà do các cơn gió mạnh gây ra. Khối cầu của thiết bị này là khối cầu giảm chấn lớn nhất trên thế giới, gồm có 41 tấm thép tròn có đường kính khác nhau, mỗi tấm dày 125 mm (4,92 in), được hàn vào nhau để hình thành một khối cầu có đường kính 5,5 m (18 ft). Hai thiết bị giảm chấn khối lượng điều chỉnh khác, mỗi cái nặng 6 tấn (7 tấn Mỹ), được đặt tại đỉnh của chóp để giúp tránh tổn thất cho cấu trúc do gió mạnh. Ngày 8 tháng 8 năm 2015, gió mạnh từ Bão Soudelor làm đu đưa thiết bị giảm chấn chính 100 xentimét (39 in) – chuyển động lớn nhất từng ghi nhận được.

Công thức để viết phương trình dao động của con lắc nặng là:m * a = -k * xTrong đó:- m là khối lượng của vật nặng- a là gia tốc của vật nặng- k là hằng số đàn hồi của con lắc- x là khoảng cách từ vị trí cân bằng của vật nặng đến vị trí hiện tạiĐể tìm phương trình dao động, chúng ta cần biết thêm giá trị của m, k và x. Trong trường hợp này, đã cho biết rằng con lắc có biên độ 15cm và tần số 15Hz.Biên độ x = 0.15mTần số f = 15HzChu kỳ T = 1/f = 1/15sĐể tính hằng số đàn hồi k, chúng ta có biểu thức:k = (2 * pi * f)^2 * mVới pi là hằng số pi.

a) Máy đo địa chấn đơn giản hoạt động theo nguyên tắc sau đây: Khi xảy ra động đất thì hệ gồm lò xo và vật nặng của máy đo sẽ dao động theo tần số của địa chấn đây là ứng dụng của hiện tượng cộng hưởng dao động.

b) Tần số riêng của hệ (vật nặng + lò xo) trong máy địa chấn phải có giá trị nhỏ hơn tần số sóng địa chấn vì để tránh xảy ra hiện tượng cộng hưởng dao động quá mức gây hỏng máy không đo được tần số của sóng địa chấn.

- Công nghệ “Con lắc thép khổng lồ” cho công trình Shinjuku Mitsui

Nhật Bản có rất nhiều công nghệ chống động đất, trong đó công nghệ lắp đặt con lắc trên đỉnh tòa nhà cao tầng, hiện đang là công nghệ mới nhất hiện nay. Hệ thống chống động đất bằng cách đặt sáu con lắc thép khổng lồ, mỗi con lắc nặng 300 tấn trên nóc một tòa nhà cao 55 tầng tại Tokyo, với tổng chi phí 5 tỷ Yên Nhật tương đương khoảng (51 triệu USD). Theo thiết kế, những con lắc này không những làm giảm chấn động tới 60%, mà còn rút ngắn thời gian chịu tác động từ dư chấn của tòa nhà. Ngoài ra, công nghệ mới này còn cho phép thi công mà không hề ảnh hưởng tới cấu trúc.

- Công nghệ “Con nhún” cho công trình Bệnh viện Chữ thập đỏ Ishinomaki

Toàn bộ tòa nhà chính của bệnh viện được đặt trên một hệ thống gồm 126 thiết bị chống động đất gọi là thiết bị cách ly động đất do Tập đoàn Nikkei Seikei xây dựng. Thiết bị này giống như những “con nhún” đặt dưới móng của tòa nhà.

Khi động đất xảy ra, toàn bộ tòa nhà cao 7 tầng, rộng 9.455m2 này sẽ được 126 “con nhún” đẩy đưa “nhún” lên xuống và qua lại trên nền móng vững chãi của tòa nhà.

- Công nghệ Piston cho các tòa nhà tháp

Mục đích là để hấp thụ lực tác động và giảm thiểu tối đa những chuyển động rung lắc giữa các tầng lầu. Khi có động đất cường độ mạnh, tòa nhà có thể đung đưa qua lại với biên độ lớn như một đồng hồ quả lắc và chúng ta có thể nhìn thấy bằng mắt thường nhưng những rung lắc nội tại của tòa nhà đã bị triệt tiêu. Một kỹ thuật khác rất phổ biến tại Tokyo là triệt tiêu lực tác động bằng chất lỏng -  một dạng cấu trúc công nghệ như những piston lớn được ứng dụng. Một dẫn chứng là tòa tháp Mori cao 238m với 53 tầng và 6 tầng hầm của khu phức hợp Roppongi Hills tại Tokyo đã ứng dụng công nghệ này.

- Công nghệ chống động đất khác cho các tòa nhà trên thế giới

Hàng trăm tòa nhà trên khắp thế giới đang sử dụng một hệ thống tên gọi là van điều tiết khối lượng (TMD). Một thiết bị cực nặng, gọi là quả nặng thứ hai, được gắn vào một tòa nhà để chống lại chuyển động của nó. Một trong những tòa nhà chọc trời cao nhất thế giới, Taipei 101 tại Đài Loan, có một quả cầu thép nặng 730 tấn cố định bởi cáp thép.

Tham khảo:

Khối cầu được gắn vào bộ giảm chấn, bao gồm một hệ thống các lò xo và các bộ giảm chấn khí, để giảm sự dao động của khối cầu và giữ cho nó ở trạng thái tĩnh. Khi toà nhà rung lắc, khối cầu sẽ di chuyển theo hướng đối diện với hướng dao động và tạo ra một lực trở lại để ổn định toà nhà. Quá trình này sẽ giúp giảm rung lắc của toà nhà và giữ cho toà nhà ổn định trong các tình huống khó khăn như gió mạnh, bão hay động đất.

- Con lắc chuyển động nên nó có động năng.

- Khi con lắc chuyển động, nó có sự thay đổi độ cao so với mốc tính thế năng (giả sử chọn ở VTCB) nên nó có thế năng. 

- Sóng được hình thành nhờ 2 nguyên nhân đó là nguồn dao động từ bên ngoài tác dụng lên môi trường tại một điểm nào đó (gọi là nguồn sóng) và có lực liên kết giữa các phần tử của môi trường. Nhờ có lực liên kết giữa các phần tử (nước, không khí, …) mà các phân tử ở điểm A lân cận với nguồn dao động O sẽ dao động theo, đến lượt phần tử ở điểm lân cận B với điểm A sẽ dao động. Như vậy có sự truyền dao động từ điểm này sang điểm khác.

- Đặc điểm của sóng có dạng hình sin.