Chương II. SÓNG CƠ VÀ SÓNG ÂM
Chủ đề. SÓNG CƠ, GIAO THOA VÀ SÓNG DỪNG
A. SÓNG CƠ VÀ TRUYỀN SÓNG CƠ
O
M
Sóng cơ là những dao động cơ lan truyền trong một môi trường
1. Thí nghiệm
2. Định nghĩa
Quan sát phương dao động và phương truyền sóng trong các trường hợp sau:
Phương dao động
Phương truyền sóng
Phương dao động
Phương truyền sóng
Sóng ngang
Sóng dọc
Cho biết đâu là sóng ngang, sóng dọc?
3. Sĩng ngang: l� sĩng trong dĩ c�c ph?n t? c?a mơi tru?ng dao d?ng theo phuong vuơng gĩc v?i phuong truy?n sĩng
4. Sóng dọc: là sóng trong đó các phần tử của môi trường dao động theo phương trùng với phương truyền sóng
Lưu ý: sóng ngang chỉ truyền được trên bề mặt chất lỏng và trong chất rắn
Lưu ý: sóng dọc truyền được trong chất khí, lỏng và trong chất rắn
Lưu ý: sóng cơ không truyền được trong chân không
Sự truyền của một sóng hình sin
- Chỉ có pha dao động lan truyền trên sợi dây còn các phần tử của sợi dây chỉ dao động điều hoà tại chổ theo phương vuông góc với dây.
- Ở một thời điểm, hình ảnh sợi dây dạng hình sin.
II. CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA SÓNG HÌNH SIN
a) Chu kì (tần số) của sóng: Chu kỳ (tần số) của sóng bằng chu kỳ (tần số) của nguồn và bằng chu kỳ (tần số) của tất cả các phần tử của môi trường có sóng truyền qua.
Sóng truyền từ môi trường này sang môi trường khác thì tần số sóng không đổi
b) Biên độ của sóng: Biên độ A của sóng là biên độ dao động của một phần tử môi trường có sóng truyền qua.
c. Bước sóng (): Là quãng đường mà sóng truyền được trong một chu kì dao động.
* Hay: hai phần tử cách nhau một bước sóng thì dao động cùng pha với nhau.
d. Tốc độ truyền sóng: Tốc độ truyền sóng v là tốc độ lan truyền dao động trong môi trường
e. Năng lượng sóng: Năng lượng sóng là năng lượng dao động của các phần tử môi trường có sóng truyền qua
III. Phương trình sóng.
Tại phần tử M trên Ox có tọa độ OM = x.
uM = Acos2f(t – t)
là khoảng thời gian sóng truyền từ O đến M
u biến thiên tuần hoàn theo thời gian với chu kỳ T, theo không gian với chu kỳ
là phương trình sóng
* Nếu sóng tại nguồn O là:
Câu 1: Điều nào sau đây là đúng khi nói về phuương dao động của sóng ngang?
A. Nằm theo phuương ngang
B. Vuông góc với phuương truyền sóng
C. Nằm theo phưuơng thẳng đứng
D. Trùng với phưuơng truyền sóng
Câu 2: Sóng ngang truyền đưuợc trong các môi trưuờng nào dưuới đây?
A. Rắn và lỏng B. Rắn và trên mặt môi truường lỏng
C. Lỏng và khí D. Khí và rắn
Bài tập vận dụng
Câu 3: Một sóng có tần số 120Hz truyền trong một môi trưuờng với tốc độ 60m/s. Buước sóng của nó là ?
A. 1,0m B. 2,0m C. 0,5m D. 0,25m
B. Giao thoa sóng
I. HIỆN TƯỢNG GIAO THOA CỦA HAI SÓNG TRÊN MẶT NƯỚC
1. Thí nghiệm
1. Thí nghiệm
Vân trung tâm
2. Định nghĩa hiện tượng giao thoa:
Là hiện tượng hai sóng kết hợp khi gặp nhau thì có những điểm chúng luôn tăng cường lẫn nhau; có những điểm chúng luôn triệt têu nhau.
I. HIỆN TƯỢNG GIAO THOA CỦA HÁI SÓNG TRÊN MẶT NƯỚC
II. CỰC ĐẠI VÀ CỰC TIỀU
Chọn điều kiện ban đầu thích hợp sao cho phương trình dao động của hai nguồn là:
1. Dao động của một điểm trong vùng giao thoa: (pt sóng t/hợp)
Xét M trong vùng giao thoa cách S1 đoạn d1 = S1M cách S2 đoạn d2 = S2M.
Phương trình sóng tại M do S1 truyền đến:
Phương trình sóng tại M do S2 truyền đến:
Sóng tại M là tổng hợp của hai sóng trên: uM = u1M + u2M
Biên độ sóng tông hợp tại M
Ta có:
2. Vị trí cực đại và cực tiểu giao thoa
a) Vị trí các cực đại giao thoa
Những điểm có biên độ cực đại khi:
suy ra:
Những điểm dao động có biên độ cực đại là những điểm có hiệu đường đi của hai sóng bằng một số nguyên lần bước sóng ? (Hay hai sóng thành phần cùng pha).
Ta có:
b) Vị trí các cực tiểu giao thoa
Những điểm có biên độ cực tiểu khi:
suy ra:
Những điểm tại đó dao động triệt tiêu là những điểm có hiệu đường đi của hai sóng bằng một số nửa nguyên lần bước sóng ? (Hay hai sóng thành phần ngược pha).
Ta có:
Ch� �: Hiện tượng giao thoa là hiện tượng đặc trưng của sóng. Ngược lại quá trình vật lí nào gây ra giao thoa thì tất yếu là sóng.
III. ĐIỀU KIỆN GIAO THOA. SÓNG KẾT HỢP
1. Hai nguồn kết hợp:
Là hai nguồn dao động cùng phương, cùng chu kỳ (hay tần số) và có hiệu số pha không đổi theo thời gian.
2. Hai sóng kết hợp:
Là hai sóng do hai nguồn kết hợp phát ra.
Phần III: Tự học có hướng dẫn
Câu 1. Trong sự giao thoa sóng trên mặt nước của hai nguồn kết hợp, cùng pha, những điểm dao động với biên độ cực đại có hiệu khoảng cách từ đó tới các nguồn với k = 0, 1, 2,... có giá trị là:
A. d2 – d1 = k B. d2 – d1 = 2k.λ
C. d2 – d1 = (k +1/2)λ D. d2 – d1 = k.λ
Câu 2. Hai nguồn kết hợp là 2 nguồn phát sóng có:
A. Cùng tần số và cùng biên độ.
B. Cùng biên độ khác tần số.
C. Cùng biên độ và độ lệch pha ko đổi theo thời gian.
D. Cùng tần số độ và độ lệch pha ko đổi theo thời gian.
Câu 3. Điều kiện để có giao thoa sóng là hai sóng cùng phương:
A. chuyển động ngược chiều giao nhau.
B. cùng tần số và có độ lệch pha không đổi theo thời gian.
C. cùng bước sóng giao nhau.
D. cùng biên độ và cùng tốc độ giao nhau.
Câu 4. Trong thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt nước, hai nguồn kết hợp A, B dao động với tần số 20Hz. Tại một điểm M cách A, B lần lượt là 16cm và 20cm, sóng có biên độ cực đại. Giữa M và đường trung trực của AB có 3 dãy cực đại khác. Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là:
A. 20cm/s B. 26,7cm/s C. 40cm/s D. 53,4cm/s
1. Phản xạ của sóng trên vật cản cố định
P
Q
Sóng tới
Sóng phản xạ
Khi phản xạ trên vật cản cố định, sóng phản xạ luôn luôn ngược pha với sóng tới tại điểm phản xạ
C. SÓNG DỪNG
2. Phản xạ của sóng trên vật cản tự do
Khi phản xạ trên vật cản tự do, sóng phản xạ luôn luôn cùng pha với sóng tới tại điểm phản xạ
Hình động
II. Sóng dừng
Bụng
Nút
Sóng truyền trên sợi dây trong trường hợp xuất hiện các nút và các bụng gọi là sóng dừng
Hình động
1. Sóng dừng trên sợi dây có hai đầu cố định
Trong sóng dừng có :
* Điều kiện: Chiều dài dây bằng số nguyên lần của nửa bước sóng
k = 1, 2, 3 …..
+ Những nút: là điểm luôn luôn đứng yên
+ Những bụng: là điểm luôn luôn dao động với biên độ cực đại
+ khoảng cách giữa hai nút liên tiếp hoặc hai bụng liên tiếp bằng
+ khoảng cách giữa một nút và một bụng liên tiếp bằng
k là số bó sóng
Số nút = k +1
2. Sóng dừng trên một sợi dây có một đầu cố định, một đầu tự do
Chiều dài dây bằng số lẻ lần
k = 0, 1, 2, 3 …
k là số bó sóng
Số nút = số bụng = k +1
* Củng cố: BTVD
Câu 1: Một sợi dây đàn hồi dài 100cm, có hai đầu A,B cố định. Một sóng truyền với tần số 50Hz, trên dây đếm đuợc ba nút sóng. Không kể hai nút A,B. Vận tốc truyền sóng trên dây là:
A. 30m/s B. 25m/s C. 20m/s D. 15m/s
KTCB:
B
* Củng cố: BTVD
KTCB:
Câu 2: Một sợi dây dài 1m, hai đầu cố định và rung với 1 múi sóng thì bước sóng của dao động là:
A. 1m B.0.5m C. 2m D. 0.25m
C
Câu 3: Một sợi dây dài 1m, hai đầu cố định và rung với hai nút sóng thì bước sóng của dao động là:
A. 1m B. 0,5m C. 2m D. 0,25m
* Củng cố: BTVD
KTCB:
C
Câu 4: Một sợi dây AB dài 21cm, vận tốc truyền sóng trên dây là 4m/s, đầu A dao động với tần số100Hz. Trên dây có sóng dừng hay không ? số bụng sóng khi đó là :
Có, có10 bụng sóng.
B. Có, có 11 bụng sóng.
C. Có, có 12 bụng sóng.
D. Có, có 25 bụng sóng
* Củng cố: BTVD
B
KTCB:
nguon VI OLET
