Sóng cơ và sóng âm là hai khái niệm quan trọng trong vật lý, liên quan đến sự truyền tải năng lượng qua môi trường. Sóng cơ thường được định nghĩa là dao động lan truyền trong các chất rắn, lỏng hoặc khí, trong khi sóng âm là một loại sóng cơ đặc biệt mà mắt thường không thể thấy nhưng tai có thể nghe thấy. Hiểu rõ về sóng cơ và sóng âm giúp ta nhận thức được cách chúng tương tác với môi trường xung quanh và đóng vai trò quan trọng trong nhiều ứng dụng công nghệ hiện đại. Hãy cùng Onthidgnl tìm hiểu những lưu ý và bài tập có đáp án nhé!
I – KIẾN THỨC SỰ TRUYỀN SÓNG CƠ
1. Định nghĩa
Sóng cơ: là sự lan truyền dao động cơ của các phần tử trong môi trường.
Sóng ngang: là sóng mà trong đó các phần tử trong môi trường dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng.
Sóng ngang truyền được trong bề mặt chất lỏng và chất rắn
Ví dụ: Sóng trên sợi dây cao su khi vận động viên tập luyện, sóng trên bề mặt nước
Sóng dọc: là sóng mà các phần tử của môi trường dao động theo phương trùng với phương truyền sóng.
Sóng dọc truyền được cả trong các môi trường rắn, lỏng và khí.
Ví dụ: sóng xuất hiện trên lò xo, sóng âm
2. Phương trình tổng quát của sóng
Phương trình sóng tại nguồn: u0=Acosωt
Phương trình sóng tại một điểm M bất kỳ trên phương truyền sóng Ox: u=Acos(ωt+φ±2πdλ)
+ Nếu điểm M ở trước O theo chiều truyền sóng thì φM=φ+ 2πxλ
+ Nếu điểm M nằm sau O theo chiều truyền sóng thì φM=φ−2πxλ
3. Độ lệch pha của sóng
Độ lệch pha Δφ=2πdλ
trong đó d là khoảng cách hai điểm
+ Nếu 2 điểm dao động cùng pha tao có: Δφ=k2π hay d=kλ
+ Nếu 2 điểm dao động ngược pha ta có: Δφ=(2k+1)π hay d=(2k+1)λ2
+ 2 điểm dao động vuông pha ta có: Δφ=(2k+1)π2 hay d=(2k+1)λ4
Tham khảo file PDF lý thuyết sóng cơ – sự truyền sóng và bài tập có đáp án:
https://drive.google.com/file/d/16ZdSK2WW-HAcTKEvmtSrDsrT_Z3Zsd9Y/view?usp=sharing
II – GIAO THOA SÓNG
* Điều kiện xảy ra giao thoa sóng: Giao thoa sóng xảy ra khi hai sóng là hai sóng kết hợp (có nghĩa là hai sóng có cùng tần số và có độ lệch pha không đổi theo thời gian)
Xét 2 nguồn sóng cùng pha, ta có:
+ Biên độ dao động tổng hợp 2 sóng tại điểm M bất kỳ: AM=|2acos(π(d1−d2)λ)|
+ Để điểm M có biên độ cực đại khi: Δd=d1−d2=kλ
+ Để điểm M có biên độ cực tiểu khi: Δd=d1−d2=(2k+1)λ2
+ Số điểm dao động cực đại, cực tiểu giữa hai nguồn AB (không tính tại 2 nguồn)
* Số điểm Cực đại: −lλ<k<+lλ
* Số điểm Cực tiểu: −lλ−12<k<+lλ−12(k∈Z) Hay −lλ<k+0,5<+lλ(k∈Z)
III – SÓNG DỪNG
Sóng dừng là kết quả của sự giao thoa của sóng phản xạ và sóng tới. 2 sóng này có thể giao thoa với nhau khi sóng tới và sóng phản xạ truyền theo cùng một phương. Từ đó tạo ra một hệ sóng dừng.
Trong hệ sóng dừng có các điểm đứng yên, các điểm này được gọi là nút; và một số điểm luôn dao động với biên độ cực đại gọi là bụng.
+ Khoảng cách giữa 2 bụng và 2 nút liền kề nhau của hệ sóng dừng là λ2.
+ Khoảng cách giữa bụng và nút liền kề là λ4 .
+ Khoảng cách giữa hai nút sóng bất kỳ là : kλ2 (với k là hệ số)
– Phương trình sóng dừng nếu chọn góc O là nút:
u=Absin2πxλcos(ωt+φ)
– Điều kiện để xảy ra sóng dừng
| Hai đầu cố định | Một đầu cố định một đầu tự do |
| l = k (k∈N*)
+ Số bụng sóng = số bó sóng = k + Số nút sóng = k+1 |
l = (2k+1) (k∈N*)
+ Số bụng (bó) sóng nguyên = k + Số bụng sóng = số nút sóng = k+1 |
IV – SÓNG M
| Sóng âm là sóng cơ học truyền trong các môi trường khí, lỏng, rắn.
Sóng âm trong môi trường lỏng, khí là sóng dọc, trong môi trường rắn là sóng dọc hoặc sóng ngang. m không truyền được trong môi trường chân không |
||
| m nghe được (âm thanh bình thường) | Hạ âm | Siêu âm |
| m có tần số từ 16 Hz tới 20.000 Hz | m có tần số dưới 16 Hz | m có tần số trên 20.000 Hz |
– Các đặc trưng vật lí của sóng âm:
+ Tần số: f
+ Cường độ âm: I=WSt=PS=P4πr2
+ Mức cường độ âm: L=logII0(B)=10logII0(dB)
– Các đặc trứng sinh lí của âm
+ Độ cao: là một đặc trưng sinh lí của âm và phụ thuộc vào tần số âm, độ cao của âm không phụ thuộc vào năng lượng âm.
+ Độ to: là 1 đặc trưng sinh lí của âm. Độ to của âm phụ thuộc vào tần số âm và mức cường độ âm.
+ m sắc: là đặc trưng của âm. m sắc sẽ giúp ta phân biệt được các âm phát ra từ các nguồn khác nhau. m sắc liên quan tới đồ thị dao động của âm.
Tham khảo file PDF Lý thuyết Giao thoa sóng và sóng dừng
https://drive.google.com/file/d/1Ff0zV3K-PYaQadc6tJQCBS-pf8sWylv7/view?usp=sharing
—
Theo dõi MXH của Onthidgnl để update nhiều tài liệu miễn phí nhé:
FB: https://www.facebook.com/onthidgnlcom
