Sóng âm và sóng cơ là chuyên đề quan trọng trong chương trình THPT và cũng là chuyên đề được rất nhiều giáo viên trọng tâm ôn tập cho học sinh trong quá trình ôn thi Vật Lý tốt nghiệp THPT. Vậy sóng âm là gì? Sóng cơ là gì? Ôn tập phần này cần lưu ý những điểm gì? Hãy cùng luyenthidgnl tìm hiểu!
Mục lục
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
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)
Các bạn có thể tham khảo đồ thị dưới:
– 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 ÂM
|
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. Âm không truyền được trong môi trường chân không |
||
| Âm nghe được (âm thanh bình thường) | Hạ âm | Siêu âm |
| Âm có tần số từ 16 Hz tới 20.000 Hz | Âm có tần số dưới 16 Hz | Âm 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.
+ Âm sắc: là đặc trưng của âm. Âm sắc sẽ giúp ta phân biệt được các âm phát ra từ các nguồn khác nhau. Âm sắc liên quan tới đồ thị dao động của âm.
Các bạn có thể tìm hiểu thêm một số bài viết liên quan: