Đang tải... (xem toàn văn)
I. SÓNG CƠ VÀ SỰ TRUYỀN SÓNG : 1. Các định nghĩa: + Sóng cơ là những dao động cơ lan truyền trong môi trường vật chất theo thời gian. + Khi sóng cơ truyền đi chỉ có pha dao động của các phần tử vật chất lan truyền, còn các phần tử vật chất thì dao động xung quanh vị trí cân bằng cố định. + Sóng ngang là sóng trong đó các phần tử của môi trường dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng. Ví dụ: Sóng trên mặt nước, sóng trên sợi dây cao su. + Sóng dọc là sóng trong đó các phần tử của môi trường dao động theo phương trùng với phương truyền sóng. Ví dụ: Sóng âm, sóng trên một lò xo. 2. Các đặc trưng của sóng cơ : + Biên độ của sóng A là biên độ dao động của một phần tử vật chất của môi trường có sóng truyền qua. + Chu kỳ sóng T là chu kỳ dao động của một phần tử vật chất của môi trường sóng truyền qua. + Tần số f là đại lượng nghịch đảo của chu kỳ sóng : f = ( Hz) + Tốc độ truyền sóng v là tốc độ lan truyền dao động trong môi trường . + Bước sóng là quãng đường mà sóng truyền được trong một chu kỳ = v.T = , ( m ) + Bước sóng cũng là khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng dao động cùng pha với nhau. Khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng mà dao động ngược pha là . Khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng mà dao động vuông pha nhau thì cách nhau . Khoảng cách giữa hai điểm bất kỳ trên phương truyền sóng mà dao động cùng pha thì cách nhau một số ngu
SÓNG CƠ VẬT LÝ 12 I SÓNG CƠ VÀ SỰ TRUYỀN SÓNG : Các định nghĩa: + Sóng dao động lan truyền môi trường vật chất theo thời gian + Khi sóng truyền có pha dao động phần tử vật chất lan truyền, phần tử vật chất dao động xung quanh vị trí cân cố định + Sóng ngang sóng phần tử môi trường dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng Ví dụ: Sóng mặt nước, sóng sợi dây cao su + Sóng dọc sóng phần tử môi trường dao động theo phương trùng với phương truyền sóng Ví dụ: Sóng âm, sóng lò xo Các đặc trưng sóng : + Biên độ sóng A biên độ dao động phần tử vật chất môi trường có sóng truyền qua + Chu kỳ sóng T chu kỳ dao động phần tử vật chất môi trường sóng truyền qua + Tần số f đại lượng nghịch đảo chu kỳ sóng : f = T ( Hz) + Tốc độ truyền sóng v tốc độ lan truyền dao động môi trường + Bước sóng λ quãng đường mà sóng truyền chu kỳ λ = v.T = v f , (m) GIẢI PHÁP HỮU ÍCH – Nguyễn Văn Thủy – Trần Thiện Phương – Huỳnh Ngọc Giang - - 2λ λ A E B I λ C H F D J λ G λ + Bước sóng λ khoảng cách hai điểm gần phương truyền sóng dao động pha với * Khoảng cách hai điểm gần phương truyền sóng mà dao động ngược pha λ * Khoảng cách hai điểm gần phương truyền sóng mà dao động vuông pha cách λ * Khoảng cách hai điểm phương truyền sóng mà dao động pha cách số nguyên lần bước sóng : (d2 – d1 = k λ ) * Khoảng cách hai điểm phương truyền sóng mà dao động ngược pha cách số nguyên lẻ lần nửa bước sóng : λ d2 – d1 = (2k+1) * Lưu ý : Giữa n ( đỉnh ) sóng lồi lõm có L = ( n – ) λ Phương trình sóng : x y N O Phương truyền sóng M + Phương trình sóng nguồn O : uO =Aocos(ωt + ϕ0 ) GIẢI PHÁP HỮU ÍCH – Nguyễn Văn Thủy – Trần Thiện Phương – Huỳnh Ngọc Giang - - Nếu bỏ qua mát lượng trình truyền sóng biên độsóng O M AO = AM = A + Phương trình sóng M phương truyền sóng cách nguồn đoạn t x x là: uM = AM cos 2π ( − ) + ϕ0 hay uM =AMcos (ωt - 2π x + ϕ0 ) ; λ T λ hay uM = AM cos (ωt ±b.x ) trục Ox => v = ± ω b + Phương trình sóng N phương truyền sóng trước nguồn là: t x uN = AM cos 2π ( + ) + ϕ0 , hay uN =AN cos (ωt + 2π T λ y +ϕ λ ) * Nếu bỏ qua mát lượng trình truyền sóng biên độ sóng O N (AO = AM = AN =A) uN =Acos( ωt + 2π λ y + ϕ0 ) Lưu ý: Sóng truyền theo chiều âm trục Ox * Độ lệch pha hai điểm M N cách nguồn đoạn xM, xN là: x −x ∆ϕ MN = ω N M v y−x ∆ϕ MN = 2π λ = 2π λ d đó: d= y- x * Nếu điểm M N dao động pha thì: ∆ϕ MN = 2kπ ⇔ 2π xN − xM = 2k π ⇔ d = xN − xM = k λ , ( k ∈ Z ) λ * Nếu điểm M N dao động ngược pha thì: ∆ϕ MN = (2k + 1)π ⇔ 2π xN − xM λ = (2k+1) π ⇔ d = xN − xM = (2k + 1) λ , ( k ∈ Z ) * Nếu điểm M N dao động vuông pha thì: ∆ϕ MN = (2k + 1) π ⇔ 2π xN − xM λ = (2k+1) π ⇔ d = xN − xM = (2k + 1) λ , (k ∈ Z ) * Nếu điểm M N nằm phương truyền sóng cách khoảng d độ lệch pha ∆ϕ MN = ω d d = 2π v λ GIẢI PHÁP HỮU ÍCH – Nguyễn Văn Thủy – Trần Thiện Phương – Huỳnh Ngọc Giang - - Lưu ý : * x, xM, xN, d, λ v phải có đơn vị tương ứng * Trong tượng sóng truyền sợi dây, dây kích thích dao động nam châm điện với tần số f tần số dao động dây 2f Giao thoa sóng * Nguồn kết hợp, sóng kết hợp, giao thoa sóng kết hợp + Hai nguồn kết hợp hai nguồn dao động tần số, pha có độ lệch pha không đổi theo thời gian + Hai sóng kết hợp hai sóng có tần số, pha có độ lệch pha không đổi theo thời gian + Giao thoa tổng hợp hai hay nhiều sóng kết hợp không gian, có chỗ cố định mà biên độ sóng tăng cường bị giảm bớt Giao thoa sóng + Điều kiện để có giao thoa: Hai sóng phải hai sóng kết hợp *Lý thuyết giao thoa: 4.1- Hai nguồn dao động biên độ A: + Giả sử S1 S2 hai nguồn kết hợp có phương trình sóng nguồn uS1 = Acos (ωt + ϕ1 ) uS2 = Acos (ωt + ϕ2 ) truyền đến điểm M ( với S1M = d1 S2M = d2 ) Gọi λ bước sóng + Phương trình dao động M S1 S2 truyền đến là: u1M = Acos (ωt − 2π λ d1 + ϕ1 ) M d1 S1 d2 S2 GIẢI PHÁP HỮU ÍCH – Nguyễn Văn Thủy – Trần Thiện Phương – Huỳnh Ngọc Giang - - u2M = Acos (ωt − 2π λ d + ϕ2 ) + Phương trình dao động M: uM = u1M + u2M = 2Acos π d − d1 λ + ϕ2 − ϕ1 cos (ωt − π d1 + d λ + ϕ1 + ϕ 2 ) Dao động phần tử M dao động điều hoà chu kỳ với hai nguồn có: + Biên độ giao thoa sóng: AM = 2A cos π d − d1 λ + ∆ϕ với ∆ϕ = ϕ2 − ϕ1 + Khi hai sóng kết hợp gặp nhau: * Tại chổ chúng pha, chúng tăng cường nhau, biên độ dao động tổng hợp đạt cực đại ( gợn lồi ) Amax = 2A * Tại chổ chúng ngược pha, chúng triệt tiêu nhau, biên độ dao động tổng hợp đạt cực tiểu ( đứng yên) Amin = * Tại chổ chúng vuông pha, chúng dao động với biên độ dao động tổng hợp đạt AM = A *Tại điểm khác biên độ sóng có giá trị trung gian: Amin ≤ A ≤ Amax *Điều kiện giao thoa: + Hai dao động phương, chu kỳ hay tần số + Hai dao động có hiệu số pha không đổi theo thời gian Chú ý: * Số cực đại: * Số cực tiểu: − l λ + ∆ϕ l ∆ϕ k ≤ k ≥ 11 (4) 0,72k2 – 14,4k + 59,94 ≤ 0=> 5,906 < k < 14,09 => ≤ k ≤ 14 (5) Từ (4) (5) ta suy ≤ k ≤ Như có hyperbol cực đại cắt đoạn MN VD 4.7.a2 * Hướng dẫn giải: Chọn A GIẢI PHÁP HỮU ÍCH – Nguyễn Văn Thủy – Trần Thiện Phương – Huỳnh Ngọc Giang - 51 - Do nguồn pha nên để đơn giản ta cho pha ban đầu chúng 2π d Độ lệch pha điểm phương truyền sóng ∆ϕ = λ C M Xét điểm M nằm trung trực AB cách A d1 đoạn d1 cách B đoạn d2 Ta có d1 = d2 A B O Mặt khác M dao động ngược pha với nguồn nên 2π d λ 1, = (2k + 1).0,8 (1) ∆ϕ = = ( 2k + ) π hay d1 = ( 2k + ) = (2k + 1) λ 2 Theo hình vẽ ta có AO ≤ d1 ≤ AC ( ) Ta thay ( ) vào ( ) ta được: AB AB AB AC = ≤ (2k + 1)0,8 ≤ ( ) + OC Do AO = 2 ( AB ) + OC 2 k = k = Thay số ≤ ( 2k + ) 0,8 ≤ 10 => 3,25 ≤ k ≤ 5,75 => Vậy CO có điểm dao động ngược pha với nguồn IV.8 - Xác định khoảng cách ngắn lớn từ điểm M đến hai nguồn thỏa mãn điều kiên đề ( M cực đại, cực tiểu, pha, ngược pha, vuông pha, lệch pha so với nguồn ) *Phương pháp: M + Nắm kiến thức cần nhớ k= - k=0 k=1 N N’ M’ /kmax/ a Xét nguồn pha + Giả sử M có dao động với biên độ cực đại k=2 A B + Khi k = khoảng cách lớn từ điểm M k= - đến hai nguồn : d1=AM + Từ công thức : − AB λ [...]...+ Siêu âm: Những sóng cơ học tần số lớn hơn 20000Hz gọi là sóng siêu âm, tai người không nghe được + Sóng âm, sóng hạ âm, sóng siêu âm đều là những sóng cơ học lan truyền trong môi trường vật chất, nhưng chúng có tần số khác nhau và tai người chỉ cảm thụ được âm thanh chứ không cảm thụ được sóng hạ âm và sóng siêu âm + Nhạc âm có tần số xác định + Môi trường truyền âm Sóng âm truyền được trong... hai ngọn sóng liên tiếp bằng 5m Coi sóng biển là sóng ngang Vận tốc truyền sóng trong mặt nước là: A 3 m/s B 2 m/s C 4 m/s D 6 m/s 1.2 Một người quan sát một chi c phao nổi trên mặt nước biển thấy nó nhô lên 6 lần trong 15 giây Coi sóng biển là sóng ngang Chu kì của sóng biển là: A 3s B 4s C 5s D.2,5s 1.3 Sóng cơ học lan truyền trong môi trường đàn hồi với vận tốc v không đổi, khi tăng tần số sóng lên... truyền Nếu tại thời điểm nào đó P có li độ u = 0,5 cm và đang chuyển động theo chi u dương thì Q sẽ có li độ và chi u chuyển động tương ứng là: A uQ = 3 2 cm, theo chi u âm C uQ = 0,5 cm, theo chi u âm B uQ = - 3 2 cm, theo chi u dương D uQ = - 0,5 cm, theo chi u dương 4.1 5: Một sóng cơ học lan truyền trên mặt tho Khoảng th A 11 s 120 B 1 s 60 C 1 s 120 D 1 s 12 GIẢI PHÁP HỮU ÍCH – Nguyễn Văn Thủy... nhau GIẢI PHÁP HỮU ÍCH – Nguyễn Văn Thủy – Trần Thiện Phương – Huỳnh Ngọc Giang - 16 - * Ví dụ minh họa: VD 3.2.1- Một sóng cơ học được truyền từ điểm M đến điểm O trên cùng một phương truyền sóng, MO = 0,5cm với vận tốc không đổi v = 20cm/s Nếu biết phương trình truyền sóng tại O là u0 = 4cos 20π t- π cm Giả sử khi 4 sóng truyền đi biên độ sóng không đổi Phương trình truyền sóng tại M có dạng: ... vận tốc 0,4 m/s trên phương Ox Trên phương này có 2 điểm P và Q theo chi u truyền sóng với PQ = 15 cm Cho biên độ sóng a = 1 cm và biên độ không thay đổi khi sóng truyền Nếu tại thời điểm nào đó P có li độ 1 cm thì li độ tại Q là: A 1 cm B – 1 cm C 0 D 0,5 cm 4.1.3: Trên một sợi dây dài vô hạn có một sóng cơ lan truyền theo phương Ox với phương trình sóng u = 2cos(10πt - πx) (cm) ( trong đó t tính... f1 = v 4l k = 1,2,3… có các hoạ âm bậc 3 (tần số 3f1), bậc 5 (tần số 5f1)… + Đơn vị của mức cường độ âm là Ben (B), thực tế thường dùng ước số của ben là đềxiben (dB): 1B = 10dB + Âm cơ bản và hoạ âm: Sóng âm do một người hay một nhạc cụ phát ra là tổng hợp của nhiều sóng âm phát ra cùng một lúc Các sóng này có tần số là f, 2f, 3f, … Âm có tần số f gọi là hoạ âm cơ bản, các âm có tần số 2f, 3f, … gọi... phát nhạc âm có tần số f = k v 2f v (hai đầu dây cố định 2l = f k ⇒ hai đầu là nút sóng) với k = 1 ⇒ âm phát ra âm cơ bản có tần số f1 = v 2l v ( k ∈ N*) 2l , k = 2,3,4… có các hoạ âm bậc 2 (tần số 2f1), bậc 3 (tần số 3f1)… * Tần số do ống sáo phát ra (một đầu bịt kín, một đầu để hở ⇒ một đầu là nút sóng, một đầu (2k + 1) f = v ( k ∈ N) 4l là bụng sóng) Ứng với k = 0 ⇒ âm phát ra âm cơ bản có tần số ,... bằng theo chi u dương thì phần tử N A đi qua vị trí cân bằng theo chi u dương C ở vị trí biên dương B đi qua vị trí cân bằng theo chi u âm D ở vị trí biên âm Nguồn sóng ở O dao động với tần số 10 Hz , dao động truyền đi với vận 4.1.4: tốc 0,4 m/s trên phương Ox Trên phương này có 2 điểm P và Q theo chi u truyền sóng với PQ = 15 cm Cho biên độ sóng a = 1 cm và biên độ không thay đổi khi sóng truyền... số sóng lên 2 lần thì bước sóng A Tăng 4 lần B Tăng 2 lần C Không đổi D Giảm 2 lần 1.4 Một người quan sát một chi c phao trên mặt biển thấy nó nhô lên cao 10 lần trong 18s, khoảng cách giữa hai ngọn sóng kề nhau là 2m Vận tốc truyền sóng trên mặt biển là A v = 1m/s B v = 2m/s C v = 4m/s D v = 8m/s 1.5 Một sóng cơ học lan truyền với vận tốc 320m/s, bước sóng 3,2m Chu kì của sóng đó là A T = 0,01 s B... = ± ω b + Phương trình sóng tại N trên phương truyền sóng ở trước nguồn là: t x uN = AM cos 2π ( + ) + ϕ0 , hay uN =AN cos (ωt + 2π T λ y +ϕ λ 0 ) * Nếu bỏ qua mất mát năng lượng trong quá trình truyền sóng thì biên độ sóng tại O và tại N bằng nhau (AO = AM = AN =A) thì uN =Acos( ωt + 2π λ y + ϕ0 ) Lưu ý: Sóng truyền theo chi u âm của trục Ox + Nắm dạng phương trình sóng nguồn, suy ra các