1. Các định nghĩa: Sóng cơ



tải về 58.51 Kb.
Chuyển đổi dữ liệu11.02.2019
Kích58.51 Kb.

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.

+ Môi trường truyền sóng ngang: Rắn và bề mặt chất lỏng.

+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.

+ Môi trường truyền sóng ngang: Rắn, lỏng, khí.

+ Ví dụ: Sóng âm, sóng trên một lò xo.

- Chú ý: Sóng cơ không truyền được trong chân không.



2. Các đặc trưng của sóng cơ :

a. Biên độ của sóng A là biên độ dao động của một phần tử vật chất của môi trường có sóng truyền qua.

b. Chu kỳ sóng T là chu kỳ dao động của một phần tử vật chất của môi trường sóng truyền qua. Đơn vị của chu kì là s. Tsóng = Tnguồn.

c. Tần số f là đại lượng nghịch đảo của chu kỳ sóng : f = ( Hz). fsóng = fnguồn

d. Tốc độ truyền sóng v là tốc độ lan truyền dao động trong môi trường ( Không phải tốc độ dao động của các phần tử môi trường ).

- Tốc độ truyền sóng là quãng đường sóng truyền được trong một đơn vị thời gian.



- Tốc độ truyền sóng phụ thuộc vào bản chất của môi trường như độ đàn hồi, nhiệt độ, khối lượng riêng….

e. Bước sóng  là quãng đường mà sóng truyền được trong một chu kỳ.

 = v.T =



A

C

B

I

D

G

H

F

E

J

Phương truyền sóng

λ









+ 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 nguyên lần của bước sóng : (d2 – d1 = k).

* Khoảng cách giữa hai điểm bất kỳ trên phương truyền sóng mà dao động ngược pha thì cách nhau một số nguyên lẻ lần của nửa bước sóng :

d2 – d1 = (2k+1).

* Lưu ý :- Giữa n ngọn ( đỉnh ) sóng liên tiếp có khoảng cách L thì ta có:

L = ( n – 1 ).

- Cho hệ sóng tròn đồng tâm trên mặt chất lỏng, khoảng cách giữa hai gợn sóng tròn liên tiếp là .

f. Năng lượng sóng

- Năng lượng sóng là năng lượng dao động của phần tử môi trường nơi có sóng truyền qua.

- Năng lượng sóng tỉ lệ với bình phương biên độ sóng.

- Quá trình truyền sóng là quá trình truyền năng lượng.

- Sóng thẳng: Sóng truyền theo một phương nhất định có E = const nên A = const

- Sóng phẳng (Sóng tròn): Sóng truyền trên mặt phẳng

Gợn sóng là những đường tròn đồng tâm => năng lượng sóng từ nguồn trải đều trên toàn bộ đường tròn đó. Coi năng lượng bảo toàn khi truyền đi.



  • Sóng cầu: Sóng truyền trong không gian. Mặt sóng có dạng mặt cầu => năng lượng sóng từ nguồn trải đều trên toàn bộ mặt cầu.



O

N

M

y

x



Phương truyền sóng

3. Phương trình sóng :

+ Phương trình sóng tại nguồn O là : uO =Aocos(t + )

Nếu bỏ qua mất mát năng lượng trong quá trình truyền sóng thì biên độsóng tại O và tại M bằng nhau AO = AM = A.



+ Phương trình sóng tại M trên phương truyền sóng cách nguồn một đoạn x là: uM = AM cos hay uM =AMcos (t - 2+ ) ;

hay uM = AM cos (t ). trên trục Ox =>

+ Phương trình sóng tại N trên phương truyền sóng ở trước nguồn là:

uN = AM cos , hay uN =AN cos (t + 2 + )

* 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( + )

Lưu ý: Sóng truyền theo chiều âm của trục Ox

* Độ lệch pha giữa hai điểm M và N cách nguồn những đoạn xM, xN là:



hoặc trong đó:

* Nếu 2 điểm M và N dao động cùng pha thì:

= 2k , ( k).

* Nếu 2 điểm M và N dao động ngược pha thì:

= (2k+1) , ( k).

* Nếu 2 điểm M và N dao động vuông pha thì:

= (2k+1). , (k).

* Nếu 2 điểm M và N cùng nằm trên một phương truyền sóng và cách nhau một khoảng d thì độ lệch pha:

Lưu ý : * x, xM, xN, d, và v phải có đơn vị tương ứng.

* Trong hiện tượng sóng truyền trên sợi dây, dây được kích thích dao động bởi nam châm điện với tần số là f thì tần số dao động của dây là 2f.

4. Giao thoa sóng.

* Nguồn kết hợp, sóng kết hợp, sự giao thoa của sóng kết hợp.

+ Hai nguồn kết hợp là hai nguồn dao động cùng tần số, cùng pha hoặc có độ lệch pha không đổi theo thời gian.

Giao thoa sóng

+ Hai sóng kết hợp là hai sóng có cùng tần số, cùng pha hoặc có độ lệch pha không đổi theo thời gian.

+ Giao thoa là sự tổng hợp của hai hay

nhiều sóng kết hợp trong không gian,

trong đó có những chỗ cố định mà biên độ sóng được tăng cường hoặc bị giảm bớt.

+ Điều kiện để có giao thoa: Hai sóng phải là hai sóng kết hợp

*Lý thuyết về giao thoa:

4.1- Hai nguồn dao động cùng biên độ A:

+ Giả sử S1 và S2 là hai nguồn kết hợp có phương trình sóng nguồn

uS1 = Acos và uS2 = Acos cùng truyền đến điểm M

( với S1M = d1 và S2M = d2 ). Gọi là bước sóng

M

S1



S2

d1

d2

+ Phương trình dao động tại M do S1 và S2 truyền đến lần lượt là:

u1M = Acos

và u2M = Acos

+ Phương trình dao động tại M:

uM = u1M + u2M = 2Acos cos

Dao động của phần tử tại M là dao động điều hoà cùng chu kỳ với hai nguồn và có:

+ Biên độ giao thoa sóng: AM = 2A với

+ Khi hai sóng kết hợp gặp nhau:

* Tại những chổ chúng cùng pha, chúng sẽ tăng cường nhau, biên độ dao động tổng hợp đạt cực đại ( gợn lồi ). Amax = 2A

* Tại những chổ chúng ngược pha, chúng sẽ triệt tiêu nhau, biên độ dao động tổng hợp đạt cực tiểu ( đứng yên). Amin = 0

* Tại những chổ chúng vuông pha, chúng sẽ dao động với biên độ dao động tổng hợp đạt AM =

*Tại những điểm khác thì biên độ sóng có giá trị trung gian: Amin A Amax

*Điều kiện giao thoa:

+ Hai dao động cùng phương, cùng 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:



4.1.a. Hai nguồn dao động cùng pha ()

* Vị trí các cực đại giao thoa(Gợn lồi): d2 – d1 = kl (kZ).

Những chỗ mà hiệu đường đi bằng một số nguyên lần bước sóng (dao động của môi trường ở đây là mạnh nhất).

Số đường hoặc số điểm cực đại ( không tính hai nguồn ):

* Vị trí các cực tiểu giao thoa(Gợn lõm) (không dao động):

d2 – d1 = (2k+1) , ( k Z ).

Những chổ mà hiệu đường đi bằng một số lẻ nữa bước sóng (dao động của môi trường ở đây là yếu nhất ) .

Số đường hoặc số điểm cực tiểu:



( không tính hai nguồn ):

4.1.b. Hai nguồn dao động ngược pha: ()

* Vị trí các cực đại giao thoa(Gợn lồi): d2 – d1 = (2k+1) (kZ)

Số đường hoặc số điểm dao động cực đại:

( không tính hai nguồn ):

* Vị trí các cực tiểu giao thoa(Gợn lõm)(không dao động):d2 – d1 = kl (k Z)

Số đường hoặc số điểm dao động cực tiểu

( không tính hai nguồn ):

4.1.c. Hai nguồn dao động vuông pha: ()

Số đường hoặc số cực đại: (k Z)

Số đường hoặc số điểm) dao động cực tiểu: (k Z)

Số điểm cực đại và cực tiểu trên đoạn thẳng nối 2 nguồn là bằng nhau nên có thể dùng 1 công thức là đủ.



Chú ý: Với bài toán tìm số đường dao động cực đại và không dao động giữa hai điểm M, N cách hai nguồn lần lượt là d1M, d2M, d1N, d2N.

Đặt dM = d1M - d2M ; dN = d1N - d2N và giả sử dM < dN.

+ Hai nguồn dao động cùng pha:


  • Số đường hoặc số điểm dao động cực đại (không tính hai nguồn):

dM < k < dN

  • Số đường hoặc số điểm) dao động cực tiểu (không tính hai nguồn):

dM < (k+0,5) < dN

+ Hai nguồn dao động ngược pha:



  • Số đường hoặc số điểm dao động cực đại (không tính hai nguồn):

dM < (k+0,5) < dN

  • Số đường hoặc số điểm) dao động cực tiểu (không tính hai nguồn):

dM < k < dN

+ Hai nguồn dao động vuông pha:

  • Số đường hoặc số điểm dao động cực đại (không tính hai nguồn):

dM < (2k + 1)/4 < dN

  • Số đường hoặc số điểm) dao động cực tiểu (không tính hai nguồn):

dM < (2k + 1)/4 < dN

Số giá trị nguyên của k thoả mãn các biểu thức trên là số đường ( số điểm) cần tìm.

4.2- Hai nguồn dao động khác biên độ ( A1 ; A2 ):

+ Giả sử S1 và S2 là hai nguồn kết hợp có phương trình sóng nguồn

uS1 = A1 cos và uS2 = A2 cos cùng truyền đến điểm M

( với S1M = d1 và S2M = d2 ). Gọi là bước sóng

+ Phương trình dao động tại M do S1 và S2 truyền đến lần lượt là:

u1M = A1 cos() và u2M = A2cos()

+ Phương trình sóng tổng hợp tại M: uM = u1M + u2M

+ Biên độ dao động tổng hợp: A2 =A12+A22+2A1A2cos()

a. Biên độ dao động tổng hợp cực đại A= A1+A2 khi:

cos( ) =1



b. Biên độ dao động tổng hợp cực tiểu A= khi:

cos() = -1



Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©tieuluan.info 2017
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương