phan dang li thuyet song co

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (220.46 KB, 7 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

Phần 3: SÓNG CƠ HỌC

Chuyên đề 17: Sóng cơ học, các đại lượng đặc trưng của sóng cơ học. Lập phương trình sóng
cơ học

Tóm tắt kiến thức:
1. Khái niệm sóng cơ học:

- Sóng cơ học là những dao động cơ học lan truyền trong mơi trường vật chất theo thời gian.
- Sóng cơ học có hai loại: sóng ngang và sóng dọc.

+ Sóng ngang: là sóng có phương dao động của các phần tử vật chất vng góc với
phương truyền sóng.

Sóng ngang chỉ truyền trong môi trường chất rắn và bề mạt chất lỏng.

+ Sóng dọc: là sóng có phương dao động cua r các phần tử vật chất trùng với phương
truyền sóng.

Sóng dọc truyền được trong cả 3 mơi trường: rắn, lỏng, khí.
2. Các đại lượng đặc trưng của sóng cơ.

- Tốc độ truyền sóng: tốc độ truyền sóng của sóng cơ phụ thuộc vào bản chất của mơi trường
truyền sóng.

+ Trong mơi trường đồng chất và xác định, tốc độ truyền sóng khơng thay đổi.

+ Tốc độ truyền sóng = tốc độ truyền pha dao động

 vận tốc dao động của các phần

tử vật chất khi có sóng truyền qua.

- Chu kì và tần số của sóng:

+ Chu kì và tần số của sóng do nguồn quy định
nguon

dd

s T T

T   và: fs fdd fnguon

+ Chu kì và tần số của sóng khơng thay đổi khi truyền từ mơi trường này sang mơi
trường khác.

- Bước sóng: Là quảng đường sóng truyền được trong một chu kì (hoặc: là khoảng cách nhỏ
nhất của hai điểm trên phương truyền sóng dao động cùng pha)

T
v.


- Biên độ và năng lượng sóng:

+ Biên độ sóng là biên độ dao động của các phần tử vật chất khi có sóng truyền qua.
+ Năng lượng sóng là năng lượng dao động của các phần tử vật chất khi có sóng truyền

qua. 2 2

song

W Wdd k A trong đó: k là hằng số,



là vận tốc góc, A là biên độ sóng

Nếu bỏ qua ma sát của mơi trường và:

 Sóng truyền theo một đường thẳng: Wsong const(biên độ sóng khơng đổi)

 Sóng truyền theo mặt phẳng: năng lượng sóng tại mỗi điểm tỉ lệ nghịch với khoảng cách
từ điểm đang xét tới nguồn:

B
B

r

W  (Biên độ giảm tỉ lệ nghịch với rB ).
 Sóng truyền trong khơng gian: năng lượng sóng tại mỗi điểm tỉ lệ nghịch với bình

phương khoảng cách từ điểm đang xét tới nguồn: 2
'

B
B

r

W  (Biên độ giảm tỉ lệ 
nghịch với rB ).

Trong đó: ,': là hằng số phụ thuộc vào năng lượng sóng tại nguồn; r

B là khoảng cách

từ điểm đang xét tới nguồn
3. Phương trình sóng:

- Phương trình sóng tại nguồn O:

 









 t

T
A
t
A

u cos cos 2

- Phương trình sóng tại M cách O khoảng x: 




























 t x

T
A

v
x
t
A

uM cos . cos 2 2 .

- Nếu sóng truyền ngược chiều dương: 



























 t x

T
A
v

x
t
A

uM cos . cos 2 2 .

- Độ lệch pha của 2 điểm M, N trên phương truyền sóng:   M  N  xM  xN







 2

</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2>

Chú ý: - Trong hiện tượng sóng truyền trên một sợi dây, dây được kích thích dao động bởi nam
châm điện với tần số dòng điện f thì tần số dao động của dây( tần số của sóng) là 2f.

-Đơn vị của x,  và v phải tương ứng với nhau

Chuyên đề 18: Giao thoa sóng
Tóm tắt kiến thức:

Giao thoa của hai sóng phát ra từ hai nguồn sóng kết hợp S1, S2 cách nhau một khoảng l với

phương trình sóng tại 2 nguồn u1 A1cos



.t1



và u2 A2cos



.t2



Xét điểm M cách hai nguồn lần lượt d1, d2

- Phương trình sóng tại M do hai sóng từ hai nguồn truyền tới:










 1 1 1

1
.
2
.
cos 



t d

A

u M và 









 2 2 2

2
.
2
.
cos 



t d

A
u M

- Phương trình giao thoa sóng tại M: uM = u1M + u2M

uM A.cos



.t



trong đó:



2 1





2 1



2
1
2
2
2
1
2
cos
.

2    


















 A A AA d d

A

1. Điều kiện để một điểm dao động cực đại, cực tiểu:
 Biên độ dao động tại M cực đại khi:





cos 2 1  








 


d

d  




2

1
2



 d k
d

 Biên độ dao động tại M cực tiểu khi:





cos 2 1  








 


d

d 










2
2
1
2
1
2




 d k
d

2. Số điểm cực đại, cực tiểu trên đoạn thẳng chứa hai nguồn:

 Số điểm dao động cực đại trên đoạn thẳng chứa 2 nguồn là số nghiệm k của hệ:








 2 2

1
2
1 






 S S k S S

 Số điểm dao động cực tiểu trên đoạn thẳng chứa hai nguồn là số nghiệm k của hệ:

2
1
2
2
1
2
2
1
2
1
















S
S
k
S
S

3. Số điểm dao động cực đại, cực tiểu trên đoạn MN:

 Số điểm dao động cực đại trên đoạn MN là số nghiệm k của hệ:








 2 2

2
1
2

1 







 M N N

M d k d d

d

Với giả sử: d1M  d2M d1N  d2N
 Số điểm dao động cực tiểu trên đoạn MN là số nghiệm k của hệ:

2
1
2
2
1
2
2
1
2
1

















N
N
M

M d k d d

d

Với giả sử: d1M  d2M d1N  d2N
4. Các khoảng cách:

 Khoảng cách giữa hai điểm cực đại liên tiếp:
2


d

 Khoảng cách giữa một điểm cực đại và một điểm cực tiểu liên tiếp:
4


d
5. Các trường hợp đặc biệt:

Hai nguồn cùng pha: 0

- Đờng trung trực của S1S2là một vân cực đại ứng với k 0(vân cực đại bậc

kh«ng)

- Điều kiện để M dao động cực đại, cực tiểu:

+ Điểm M là vị trí của vân cực đại nếu: d1 d2 k

Z
k

</div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

+ Điểm M là vị trí của vân cùc tiĨu nÕu: 










2
1
2

1 d k

d

- §é lƯch pha của các điểm xảy ra hiện tợng giao thoa với hai nguån:







  d1d2

 nÕu cos



2 1



 0


d
d









   

 d1 d2 nÕu cos



2 1



 0


d
d

Hệ quả 1:Muốn biết tại điểm M có hiệu khoảng cách đến hai nguồn là:
d

MS

MS1 2  , thuộc vân cực đại hay vân cực tiểu, ta xét tỉ số


d


:
+ Nếu bằng một số nguyên thì điểm M thuộc vân cực đại.

+ Nếu bằng một số bán nguyên thì điểm M thuộc vân cực tiểu.

Hệ quả 2:Nếu hai điểm M và M' nằm trên hai vân giao thoa cùng loại bậc

k và bậc k' thì ta có thể viết:

















'

1 2

2
1

k

S

M

S

M

k

MS

. Sau đó, nếu biết k và k' cùng là

số ngun thì các vân đó là vân cực đại còn nếu cùng là số bán nguyên thì các vân đó là
vân cực tiểu.

- Số điểm dao động cực đại trên đoạn thẳng hai nguồn là số nghiệm k của hệ:




2
1
2

1S k S S

S





- Số điểm dao động cực tiểu trên đoạn thẳng chứa hai nguồn:
2

1
2

1 1 2

2
1










S
S
k
S

S

- Số điểm dao động cực đại trên đoạn MN là số nghiệm k của hệ:




N
N
M

M d k d d

d1 2 1  2





Với giả sử: d1M  d2M d1N  d2N
- Số điểm dao động cực tiểu trên đoạn MN là số nghiệm k của hệ:

2
1
2

1 1 2

2
1











N
N
M

M d k d d

d

Với giả sử: d1M  d2M d1N  d2N
Hai ngn ngỵc pha:

- Đờng trung trực của S1S2là một vân cùc tiÓu

- Số điểm dao động cực đại trên đoạn thẳng chứa 2 nguồn:
2

1
2

1 1 2

2
1










S

S
k
S

S

- Số điểm dao động cực tiểu trên đoạn thẳng chứa 2 nguồn:




2
1
2

1S k S S

S





- Số điểm dao động cực đại trên đoạn MN là số nghiệm k của hệ:
2

1
2

1 1 2

2
1











N
N
M

M d k d d

d

Với giả sử: d1M  d2M d1N  d2N
- Số điểm dao động cực tiểu trên đoạn MN là số nghiệm k của hệ:




N
N

M

M d k d d

d1 2 1  2





Với giả sử: d1M  d2M d1N  d2N
Hai nguån vu«ng pha:

2




</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

- Số điểm dao động cực đại trên đoạn thẳng chứa 2 nguồn:
4

1
4

1 1 2

2
1











S
S
k
S

S

- Số điểm dao động cực tiểu trên đoạn thẳng chứa 2 nguồn: 1 2 3 1 2 3

4 4

S S S S

k

 

    

- Số điểm dao động cực đại trên đoạn MN là số nghiệm k của hệ:
4

1
4

1 1 2

2
1











N
N
M

M d k d d

d

- Số điểm dao động cực tiểu trên đoạn MN là số nghiệm k của hệ:

1 2

1 2 3 3

4 4

N N

M M d d

d d

k

 




   

Chuyên đề 19: Sóng dừng
Tóm tắt kiến thức:

1. Sự phản xạ của sóng :

- Khi phản xạ trên vật cản cố định, sóng phản xạ ln ln ngược pha với sóng tới ở điểm 
phản xạ

- Khi phản xạ trên vật cản tự do, sóng phản xạ ln ln cùng pha với sóng tới ở điểm phản
xạ

- Sóng phản xạ và sóng tới có cùng tần số và chu kì.
2. Sóng dừng:

a. Đại cương về sóng dừng:

- Sóng dừng là sóng có các nút và các bụng cố định trong khơng gian. Nó khơng truyền đi
trong khơng gian.

- Tốc độ truyền sóng: f
T
v .
Đối với dây khơng giãn:


T

v . Trong đó T: lực căng dây,  : khối lượng của dây trên
một mét chiều dài.

- Biểu thức sóng dừng tổng quát: 




















   



 t

T
d

A

uM 2 .cos 2 . .cos 2
- Biên độ dao động của điểm M: 










 


 d
A

a 2 cos 2 .

*Với x là khoảng cách từ M đến đầu nút sóng thì biên độ: M 2 sin(2 )

x

A A 




* Với x là khoảng cách từ M đến đầu bụng sóng thì biên độ: M 2 cos(2 )

d

A A 




- Vận tốc dao động của một điểm trên dây có sóng dừng: u'

dt
du
v  

- Bụng sóng là những điểm dao động mạnh nhất, nút sóng là những điểm khơng dao động.

b. Điều kiện để có sóng dừng:

* Đối với dây có 2 đầu cố định hay một đầu
cố định, một đầu dao động với biên độ nhỏ.

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5>

+ Hai đầu dây là 2 nút.

+ Khoảng cách giữa 2 nút hay 2 bụng liên tiếp
là

2


+ Đầu cố định là nút, đầu tự do là bụng sóng.

+ Khoảng cách giữa nút và bụng liên tiếp là
4


Điều kiện về chiều dài của dây

+ Chiều dài dây bằng một số nguyên lần nửa
bước sóng. = n .

2


{n = 1, 2, ... )

- Trên dây có n bó sóng.
- Số bụng = n

- Số nút = n + 1

Điều kiện về chiều dài của dây

+ Chiều dài dây bằng một số lẻ lần một phần tư
bước sóng. = m.

4


với m =1,3,5…

Hay chiều dài dây bằng một nửa số bán nguyên
nửa bước sóng

4

m

l  (m=1,3,5…..)
- Số bụng = số nút =

2
1

m

= số bó nguyên

Điều kiện về tần số để có sóng dừng:
f = v

=
n.v

2 với n = 1, 2, 3…

+ Tần số nhỏ nhất ( cơ bản) ứng với n = 1:
 =

2


, f1 =

v
2

Điều kiện về tần số để có sóng dừng:
f = v

= l

v
m

.
4

với m = 1, 3, 5…

+ Tần số nhỏ nhất ( cơ bản) ứng với n = 1:
 =

4


, f1 =

v
4
c. Các khoảng cách:

- Khoảng cách giữa 2 điểm bụng (hoặc 2 điểm nút): dBB dNN n



nN





- Khoảng cách giữa một điểm bụng và một điểm nút: dBN 



n





nN



2 

- Khoảng cách 2 bụng hoặc 2 nút kề nhau:

2


d
- Khoảng cách một bụng và một nút kề nhau:

4


d
d. Số bụng, số nút:

- Đối với sợi dây 2 đầu là nút:
2

n
l  .
số bụng = n, số nút = n +1

- Đối với sợi dây 2 đầu là bụng:
2

n
l 

số nút = n, số bụng = n +1

- Đối với sợi dây có một đầu là nút, một đầu là bụng:

4

m

l  (trong đó: m= 1, 3, 5,…)
số bụng = số nút =

</div>
(6)<div class='page_container' data-page=6>

- Đầu cố định hoặc đầu dao động nhỏ là nút sóng.

- Đầu tự do là bụng sóng

- Hai điểm đối xứng với nhau qua nút sóng luôn dao động ngược pha.

- Hai điểm đối xứng với nhau qua bụng sóng ln dao động cùng pha.

- Các điểm trên dây đều dao động với biên độ không đổi  năng lượng không truyền đi
- Khoảng thời gian giữa hai lần sợi dây duỗi thẳng (các phần tử đi qua VTCB) là nửa chu

kỳ.

Chuyên đề 20: Sóng âm, các đại lượng đặc trưng của sóng âm. Nguồn nhạc âm.
Tóm tắt kiến thức:

1. Sóng âm:

- Sóng âm là những sóng cơ học lan truyền trong các mơi trưồng vật chất.

- Tốc độ truyền âm phụ thuộc vào tính đàn hồi, mật độ vật chất và nhiệt độ môi

trường.

- Tốc độ truyền âm trong chất rắn > trong chất lỏng > trong chất khí.
- Cơng thức tốc độ truyền âm trong khơng khí phụ thuộc vào nhiệt độ:





0 1 t t
v

v   Trong đó: v0là tốc độ truyền âm ở t0 0C,

273
1


2. Các đại lượng đặc trưng của sóng âm:

a. Độ cao:

- Độ cao của âm phụ thuộc tần số, âm càng cao thì tần số càng lớn

- Các âm có tần số: f < 16 Hz: hạ âm; f > 20000Hz: siêu âm; 16f 20000Hz: âm

thanh.

b. Âm sắc: Do đồ thị âm quy định (phụ thuộc vào tần số và biên độ)

c. Độ to của âm:

- Cường độ âm: cường độ âm càng lớn thì âm nghe càng to, tuy nhiên độ to của âm không
tỉ lệ thuận với cường độ âm.

Cơng thức tính cường độ âm:
t

S
W
S
P
I

.


 Đơn vị: 2

m
W
2









A
B
B
A

r
r
I
I

trong đó: IA,IB :cường độ âm tại A, B; rA,rB: Khoảng cách từ A, B tới
nguồn

Chú ý: cơng thức tính diện tích chỏm cầu: 












2
cos
1
2

2 2 


Rh R

S



: là góc ở đỉnh

- Mức cường độ âm: Để so sánh độ to của một âm với độ to âm chuẩn người ta dùng đại
lượng mức cường độ âm (L). Mức cường độ âm tại một điểm được xác định bằng logarit
thập phân của tỉ số giữa cường độ âm tại điểm đó I với cường độ âm chuẩn I0. Cường độ

âm chuẩn phụ thuộc vào tần số của âm.
Các công thức :

 

0
lg

I
I
B

L  hoặc:

L(dB) 10lg

 ; 1B=10 dB

2
lg

lg 











A
B
B

A
B

A

r
r
I

I
L

L

d. Giới hạn nghe của tai người.

- Ngưỡng nghe: là giá trị bé nhất của mức cường độ âm mà khi đó tai người bắt đầu cảm
nhận được về âm. Ngưỡng nghe phụ thuộc tần số.

</div>
(7)<div class='page_container' data-page=7>

Chuyên đề 21: Hiệu ứng Đôpple:
Công thức tổng quát: ' M

S

v v

f f

v v






Máy thu chuyển động lại gần nguồn thì lấy dấu “+” trước vM, ra xa thì lấy dấu “-“.

Nguồn phát chuyển động lại gần nguồn thì lấy dấu “-” trước vS, ra xa thì lấy dấu “+“.
1. Nguồn âm đứng yên, máy thu chuyển động với vận tốc vM.

- Máy thu chuyển động lại gần nguồn âm thì thu được âm có tần số: f ' v vM f

v




- Máy thu chuyển động ra xa nguồn âm thì thu được âm có tần số: f " v vM f

v




2. Nguồn âm chuyển động với vận tốc vS, máy thu đứng yên.

- Máy thu chuyển động lại gần nguồn âm với vận tốc vM thì thu được âm có tần số:

S

v

f f

v v




- Máy thu chuyển động ra xa nguồn âm thì thu được âm có tần số: "

S

v

f f

v v




</div>

phan dang li thuyet song co

 vận tốc dao động của các phần



 



































































'

'

'

<i>k</i>

<i>S</i>

<i>M</i>

<i>S</i>

<i>M</i>

<i>k</i>

<i>MS</i>

<i>MS</i>

b. Điều kiện để có sóng dừng:



















 

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về