THỰC HÀNH VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG Bài KHẢO SÁT SÓNG DỪNG TRÊN SỢI DÂY I Mục đích thí nghiệm Khảo sát truyền sóng dây: sóng tới, sóng phản xạ, giao thoa sóng, sóng dừng, cộng hưởng sóng dừng Đo bước sóng xác định vận tốc truyền sóng sợi dây II Tóm tắt lý thuyết Phương trình dao dộng sóng sợi dây OB : x0 = asin2πft (5.1) Vận tốc truyền sóng sợi dây: v (5.2) F  Phương trình dao động điểm M cách B đoạn y  MB : Ly  x1M  a.sin 2  ft     (5.3) Với λ bước sóng xác định bới hệ thức:  v f (5.4) Tương tự, sóng tới từ đầu O gây đầu B dao động x1B : L  x1B  a.sin 2  ft     (5.5) Khi tới đầu B, sóng bị phản xạ ngược lại Vì đầu B cố định, nên sóng phản xạ từ B ngược pha so với sóng tới B cho độ dời B không, tức là: xB = x1B + x2B = Suy ra: L  x2B   x1B   a.sin 2  ft     (5.6) Như sóng phản xạ từ B gây M dao động x2M : x 2M    a.sin 2  f  y  L  t      v   (5.7) Ta có độ dời dao động tổng hợp M: xM = x1M + x2M (5.8) Thay (5.3), (5.6) vào (5.7), ta tìm phương trình dao động tổng L  xM  A.cos 2  ft     hợp M: (5.9) Với biên độ: A  2a.sin 2 y  (5.10) Với lực căng F cho trước, biên độ dao động bụng sóng đạt giá trị cực đại ổn định độ dài L sợi dây thỏa mãn điều kiện: L  OB  k  với k = 1, 2, 3,… (5.11) Thay vào (5.2), (5.4) vào (5.11), ta tìm được:  2L  k f F  (5.12) Với sợi dây có độ dài L cho trước, ta thay đổi tần số f nguồn sóng lực căng F tác dụng lên sợi dây để khảo sát sóng dừng sợi dây có cộng hưởng với k = 1, 2, 3,…bụng sóng Từ đó, xác định bước sóng λ vận tốc v sóng truyền sợi dây: v = λf (5.13) III Kết thí nghiệm khảo sát cộng hưởng sóng dừng sợi dây Xác định bước sóng vận tốc truyền sóng a) Bảng 1: Khảo sát độ dài L sợi dây có cộng hưởng sóng dừng - Lực căng: F=1,0N k L (mm) 295 ;  - Tần số kích thích: 2L (m) k 0,59 f = 30 Hz v= f  ( m ) ∆ v (m/s) (m/s) 0,011 17,7 0,02 484,3 0,48 0,008 14,4 0,02 678,3 0,45 0,011 13,5 0,02 900 0,45  Với k = 1: 290  300  295 L 2.295.10 3 L  295 (mm),     0,59 (m) k L  295  290  295  300  295  295  3,33 (m)   L 3,33   0, 011 (m) L 295 v   0, 01   0, 02 (m/s)  0,59 ; v = λf = 0,59.30 = 17,7 (m/s)  Với k = 2: L 490  480  483 L 2.484,3.10 3  484,3 (mm),     0, 48 (m) k L  484,3  490  484,3  480  484,3  483  3, 77 (m)   L 3, 77   0,008 (m) L 484,3 v   0,008   0, 02 (m/s)  0, 48 ; v = λf = 0,48.30 = 14,4 (m/s) * Tương tự với k = k = ta thu bảng b) Bảng 2: Khảo sát tần số kích thích ƒ có cộng hưởng sóng dừng sợi dây - Lực căng: F=1,0N k f (Hz) 17 26 ;  - Độ dài đoạn dây OB: L = 800 mm 2L (m) k v= f  ( m ) (mm) ∆ v (m/s) 34 Tương tự khảo sát phụ thuộc vận tốc truyền sóng v sợi dây vào lực căng F sợi dây - Độ dài đoạn dây OB: L = 0.600 m k F(N) 2,97 1,33  2L (m) k ; - Tần số kích thích: ƒ = 30Hz v= f  ( m ) (mm) ∆ v (m/s) 0,83 Tuong tự với delta L=0,05 delta f=1 ... tần số f nguồn sóng lực căng F tác dụng lên sợi dây để khảo sát sóng dừng sợi dây có cộng hưởng với k = 1, 2, 3,…bụng sóng Từ đó, xác định bước sóng λ vận tốc v sóng truyền sợi dây: v = λf (5.13)... λf (5.13) III Kết thí nghiệm khảo sát cộng hưởng sóng dừng sợi dây Xác định bước sóng vận tốc truyền sóng a) Bảng 1: Khảo sát độ dài L sợi dây có cộng hưởng sóng dừng - Lực căng: F=1,0N k L (mm)... 2: Khảo sát tần số kích thích ƒ có cộng hưởng sóng dừng sợi dây - Lực căng: F=1,0N k f (Hz) 17 26 ;  - Độ dài đoạn dây OB: L = 800 mm 2L (m) k v= f  ( m ) (mm) ∆ v (m/s) 34 Tương tự khảo sát