Giải Vật Lý 12 Bài 7. Sóng cơ và sự truyền sóng cơ
Chương II. SÓNG cơ VÀ SÓNG ÂM Bài 7. SÓNG Cơ VÀ sự TRUYỀN SÓNG cơ A. KIẾN THỨC CẦN NẮM VỮNG Sóng cơ - Phương trình sóng Các khái niệìn - Sóng cơ là dao động cơ lan truyền trong một môi trường. Trong sóng ngang, các phần tử của môi trường dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng. Trong sóng dọc, các phần tử của môi trường dao động theo cùng phương với phương truyền sóng. Những đặc trưng của chuyển động sóng - Chu kì chung của các phần tử có sóng truyền qua, bằng chu kì dao động T của nguồn sóng gọi là chu kì dao động của sóng. - Đại lượng nghịch đảo f = Ặ gọi là tần số’ của sóng. - Biên độ sóng là biên độ dao động của phần tử môi trường tại điểm đó. Quãng đường mà sóng truyền đi được trong một chu kì dao động gọi là một bước sóng, kí hiệu Â. Tôc độ lan truyên sóng là: V = -TT = f.Ầ - Năng lượng của sóng Quá trình truyền sóng là một quá trình truyền năng lượng. + Sóng truyền từ một nguồn điểm trên mặt phảng, năng lượng sóng phải trải ra trên các đường tròn ngày càng mở rộng. Vì độ dài đường tròn tỉ lệ với bán kính, nên khi sóng truyền ra xa, năng lượng sóng giảm tỉ lệ với quãng đường truyền sóng. + Sóng truyền từ một nguồn điểm trong không gian, năng lượng sóng giảm tỉ lệ với bình phương quãng đường truyền sóng. + Trong trường hợp lí tưởng, khi sóng truyền theo một phương, trên một đường thẳng, năng lượng sóng không bị giảm, biên độ sóng tại mọi điểm có sóng truyền qua là như nhau. c. Phương trĩnh sóng Phương trình sóng cho biết li độ của mỗi phần tử sóng theo thời gian và tọa độ của điểm đó. • Phương trình sóng có dạng: u(x, t) = Acos (1) (2) hay dạng tương: u = Acos Dựa vào phương trình sóng có thể nêu được ý nghĩa của các đại lượng đặc trưng của sóng: biên độ sóng (A), chu kì sóng (T), tần số’ sóng (f), bước sóng (À), tốc độ sóng (v). Phương trình (2) cho thấy sóng có tính tuần hoàn theo thời gian và theo không gian. B. HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI CÂU HỎI VÀ GIẢI BÀI TẬP Bài 1. Sóng cơ là gì? Trả lời Sóng cơ là sóng dao động lan truyền trong một môi trường. Bại 2. Thế nào là sóng ngang? Thế nào là sóng dọc? Trả lời Sóng ngang là sóng có phương dao động luôn luôn vuông góc với phương truyền và sóng dọc là sóng có phương dao động sóng trùng với phương truyền. Bài 3. Bước sóng là gì? Trả lời Bước sóng là quãng đường mà sóng truyền được trong khoảng thời gian một chu kì bước sóng được kí hiệu Ả (đọc là lam đa) và được tính bởi V công thức: X = V.T = ỹ Bài 4. Viết phương trình sóng. Trả lời Giả sử có một sóng hình sin đang lan truyền trong một môi trường theo trục Ox chọn gốc tọa độ tại o và gốc thời gian sao cho tại o phương trình dao động có dạng: u0 = Acoscot. Sóng tại o này di chuyển đến điểm M cách o một đoạn X, do M nằm sau o, nên sóng tại M cũng là sóng tại o nhưng diễn ra vài thời điểm sau X thời điểm tại o một khoảng thời gian At = —, với V là vận tốc truyền v ( X 2ĩt ( X ( t X t-— =Acos—— t-— = Acos27ĩ 7T— V 7 t V V 7 V T vT J _ A 1 UM =Acos27T —. M It Bời 5. Tại sao ta nói sóng vừa có tính tuần hoàn theo thời gian, vừa có tính tuần hoàn trong không gian? Trả lời Do phương trình sóng là hàm hình sin hay cosin, mà hàm này lại tuần hoàn nên phương trình dao động sóng có dạng u = Acostot là một hàm tuần hoàn, có nghĩa là vừa tuần hoàn theo thời gian vừa tuần hoàn theo không gian. Bài 6. Sóng cơ là gì? Là dao động đang lan truyền trong một môi trường. Là dao động của mọi thời điểm trong một môi trường. c. Là một dạng chuyển động đặc biệt của môi trường. D. Là sự truyền chuyển động trong một môi trường. Trả lời Dựa vào định nghĩa sóng dọc => Chọn câu A. Bài 7. Chọn câu đúng: Sóng dọc là sóng truyền dọc theo một sợi dây. Sóng dọc là sóng truyền theo phương thẳng đứng, còn sóng ngang là sóng truyền theo phương nằm ngang. c. Sóng dọc là sóng trong đó phương dao động (của các phần tử của môi trường) trùng với phương truyền. D. Sóng dọc là sóng truyền theo trục tung, còn sóng ngang là sóng truyền theo trục hoành. Trả lời Dựa vào định nghĩa sóng dọc => Chọn câu c. Bài 8. Trong thí nghiệm ở hình 7.1, cần rung dao động với tần sô' 50Hz. ơ một thời điểm t, người ta đo được đường kính 5 gợn sóng liên tiêp, lần lượt bằng: 12,4; 14,3; 16,35; 18,3 và 20,45cm. Tính tốc độ truyền sóng. Giài Khoảng cách giữa hai gợn sóng liên tiếp là bước sóng của sóng dao động. Theo đề bài ta có: . X.J+ À = = - 4 (14,3-12,4) (16,35-14,3) (18,3-16,35) (20,45-18,3) = 2 2 2 2 4 0,95 + 1,025 + 0,975 + 1,075 , nA<nr_.„ 4 Tốc độ truyền sóng: V = Xf = 0,01.50 = 0,5m/s = 50cm/s. Bài 9. Một âm thoa ở đầu có gắn một mũi nhọn, mũi này tiếp xúc nhẹ với mặt một chất lỏng. Gõ nhẹ cho âm thoa rung động, thì thấy khoảng cách từ gợn sóng thứ nhất đến gợn sóng thứ 10 ở xa mũi nhọn hơn là 2cm. Tần sô' của âm thoa là 100Hz. Tính tô'c độ truyền sóng. Giải 2 Bước sóng của sóng: Ă. = -7- = 0,2cm = 2.1 0~3m 10 Tốc độ truyền sóng: v = x.f = 2.10“\102 = 2.10_lm/s = 20cm/s .