Vậy sóng được hình thành thế nào? sự lan truyền sóng ra sao? đặc trưng của sóng là gì và Phương trình sóng viết như thế nào? chúng ta hãy cùng tìm hiểu qua bài viết này.
Bạn đang xem : Sóng cơ, sự truyền sóng cơ đặc trưng của sóng hình Sin và Phương trình sóng – Vật lý 12 bài 7
I. Sóng cơ
1. Thí nghiệm sóng cơ
– Một cần rung, tạo bởi một thanh thép mỏng dính, đàn hồi, một đầu được kẹp chặt bằng êtô, đầu kia có gắn một mũi nhọn S. Dưới cần rung có một chậu nước rộng .
– Đặt cần rung cho mũi S cao hơn mặt nước. Gõ nhẹ cho cần rung xê dịch nhưng mũi S không chạm mặt nước, mẩu nút chai nhỏ ở M vẫn bất động .
– Hạ cần rung thấp xuống, cho mũi S vừa chạm vào mặt nước tại O. Lại gõ nhẹ cho cần rung xê dịch, ta thấy sau một thời hạn ngắn, mẩu nút chai cũng xê dịch .
– Vậy, giao động từ O đã truyền qua nước tới M. Ta nói, đã có sóng trên mặt nước và O là nguồn sóng .
2. Sóng cơ là gì?
– Định nghĩa : Sóng cơ là dao động cơ Viral trong một môi trường tự nhiên .
3. Sóng ngang
– Sóng ngang là sóng trong đó những thành phần của môi trường tự nhiên xê dịch theo phương vuông góc với phương truyền sóng .
4. Sóng dọc
– Sóng dọc là sóng trong đó những thành phần của thiên nhiên và môi trường xê dịch theo phương trùng với phương truyền sóng .
II. Các đặc trưng của một sóng hình sin
1. Sự truyền của sóng hình sin
– Dùng một sợi dây mềm, dài, căng ngang, đầu Q. gắn vào tường, còn đầu P gắn vào một cần rung có tần số thấp mà ta không vẽ trên hình a. Cho cần rung xê dịch, làm đầu P của dây xê dịch điều hòa theo phương thẳng đứng. Trên dây Open một sóng cơ có dạng hình sin Viral về đầu Q. gọi là một sóng hình sin. Biểu diễn hình dạng của sợi dây tại những thời gian : t = 0, t = T / 4, t = 2T / 4, t = 3T / 4, …
– Với T là chu kì giao động của P .
– Sau thời hạn T, xê dịch của điểm P đã truyền tới điểm P1, ở cách P một đoạn : PP1 = λ = vT và P1 khởi đầu giao động trọn vẹn giống như P. Dao động từ P1 lại tiếp tục truyền xa hơn nên dây có dạng một đường hình sin, với những đỉnh không cố định và thắt chặt mà di dời theo phương truyền sóng với vận tốc v .
2. Các đặc trưng của một sóng hình sin
a ) Biên độ A của sóng : là biên độ giao động của một thành phần của thiên nhiên và môi trường có sóng truyền qua .
b ) Chu kì T ( hoặc tần số ) của sóng : là chu kì giao động của một thành phần của thiên nhiên và môi trường có sóng truyền qua .
f = 1 / T gọi là tần số của sóng .
c ) Tốc độ truyền sóng v : là vận tốc Viral giao động trong thiên nhiên và môi trường. Đối với mỗi thiên nhiên và môi trường, vận tốc truyền sóng v có một giá trị không đổi .
d ) Bước sóng λ : là quãng đường mà sóng truyền được trong một chu kì .
λ = vT = v / f
– Hai thành phần cách nhau một bước sóng thì giao động đồng pha với nhau .
e ) Năng lượng sóng : là nguồn năng lượng giao động của những thành phần của thiên nhiên và môi trường có sóng truyền qua .
III. Phương trình sóng
– Phương trình của một sóng hình sin truyền theo trục x:
uM = Acosω(t-x/v) = Acos2π (t/T-x/λ)
– Trong đó uM là li độ tại điểm M có tọa độ x vào thời gian t .
IV. Bài tập về Sóng cơ, phương trình sóng
* Bài 1 trang 40 SGK Vật Lý 12: Sóng cơ là gì?
° Lời giải bài 1 trang 40 SGK Vật Lý 12:
– Sóng cơ học là sự Viral xê dịch cơ học trong môi trường tự nhiên vật chất đàn hồi theo thời hạn .
– Từ định nghĩa trên ta hoàn toàn có thể rút ra 1 số ít nhận xét sau : Sóng cơ học là sự Viral giao động, Viral nguồn năng lượng, Viral pha giao động ( trạng thái giao động ) chứ không phải quy trình lan truyển vật chất ( những thành phần sóng ) .
* Bài 2 trang 40 SGK Vật Lý 12: Thế nào là sóng ngang? Thế nào là sóng dọc ?
° Lời giải bài 2 trang 40 SGK Vật Lý 12:
¤ Dựa vào phương xê dịch của những thành phần và phương Viral của sóng người ta phân sóng thành hai loại là sóng dọc và sóng ngang .
+ Sóng dọc: Là sóng có phương dao động của các phần tử trùng với phương truyền sóng. Sóng dọc có khả năng lan truyền trong cả 3 trạng thái của môi trường vật chất là Rắn, lỏng, khí.
– Ví dụ : Sóng âm khi truyền trong không khí hay trong chất lỏng là sóng dọc .
+ Sóng ngang : Là sóng có phương xê dịch của những thành phần vuông góc với phương truyền sóng. Sóng ngang chỉ hoàn toàn có thể Viral trong chất rắn và mặt phẳng chất lỏng, sóng ngang không Viral được trong chất lỏng và chất khí .
– Ví dụ : Sóng truyền trên mặt nước là sóng ngang .
* Bài 3 trang 40 SGK Vật Lý 12: Bước sóng là gì?
° Lời giải bài 3 trang 40 SGK Vật Lý 12:
– Bước sóng là quãng đường sóng truyền trong một chu kì và là khoảng cách ngắn nhất giữa hai điểm giao động cùng pha trên phương truyền sóng. λ = v. T = v / f ( m ) .
* Bài 4 trang 40 SGK Vật Lý 12: Viết phương trình sóng
° Lời giải bài 4 trang 40 SGK Vật Lý 12:
– Phương trình sóng trên trục Ox .
– Nguồn sóng tại gốc tọa độ O có phương trình giao động : u = a.cos ( 2 πf. t + φ )
– Phương trình sóng truyền theo chiều dương trục Ox đến điểm M có tọa độ x là : uM = acos ( 2 πft + φ – 2 πx / λ ) .
– Phương trình sóng truyền theo chiều âm trục Ox đến điểm N có tọa độ x là : u = acos ( ωt + φ + 2 πx / λ ) ( t ≥ | x | / v ) .
* Bài 5 trang 40 SGK Vật Lý 12: Tại sao ta nói sóng vừa có tính tuần hoàn theo thời gian, vừa có tính tuần hoàn trong không gian?
° Lời giải bài 5 trang 40 SGK Vật Lý 12:
– Vì phương trình có dạng : uM = Acos2π ( t / T-x / λ )
⇒ phụ thuộc vào vào t và x, nên sóng vừa có tính tuần hoàn theo thời hạn t vừa có tính tuần hoàn theo khoảng trống x .
* Bài 6 trang 40 SGK Vật Lý 12: Sóng cơ là gì?
A. Là xê dịch Viral trong một thiên nhiên và môi trường .
B. Là xê dịch của mọi điểm trong một môi trường tự nhiên .
C. Là một dạng hoạt động đặc biệt quan trọng của môi trường tự nhiên .
D. Là sự truyền hoạt động của những thành phần trong một thiên nhiên và môi trường .
° Lời giải bài 6 trang 40 SGK Vật Lý 12:
– Chọn đáp án : A. Là xê dịch Viral trong một thiên nhiên và môi trường .
– Sóng cơ học là sự Viral xê dịch cơ học trong thiên nhiên và môi trường vật chất đàn hồi theo thời hạn .
* Bài 7 trang 40 SGK Vật Lý 12: Chọn câu đúng.
A. Sóng dọc là sóng truyền dọc theo một sợi dây .
B. 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 giao động ( của những thành phần của môi trường tự nhiên ) trùng với phương truyền .
D. Sóng dọc là sóng truyền theo trục tung, còn sóng ngang là sóng truyền theo trục hoành .
° Lời giải bài 7 trang 40 SGK Vật Lý 12:
– Chọn đáp án : C.Sóng dọc là sóng trong đó phương xê dịch ( của những thành phần của thiên nhiên và môi trường ) trùng với phương truyền .
* Bài 8 trang 40 SGK Vật Lý 12: Trong thí nghiệm ở hình 7.1, cần rung dao động với tần số 50 Hz. Ở một thời điểm t, người ta đo được đường kính 5 gợn sóng liên tiếp lần lượt bằng 12,4; 14,3; 16,35; 18,3 và 20,45cm. Tính tốc độ truyền sóng.
° Lời giải bài 8 trang 40 SGK Vật Lý 12:
– Bước sóng được tính là khoảng cách giữa 2 đỉnh sóng liên tục λ = R2 – R1 ( với R là nửa đường kính của sóng ) .
λ1 = 14,3 / 2 – 12,4 / 2 = 0,95 ( cm )
λ2 = 16,35 / 2 – 14,3 / 2 = 1,025 ( cm )
λ3 = 18,3 / 2 – 16,35 / 2 = 0,975 ( cm )
λ4 = 20,45 / 2 – 18,3 / 2 = 1,075 ( cm )
⇒ Bước sóng trung bình là : ( λ1 + λ2 + λ3 + λ4 ) / 4 = 1,00625 ( cm ) .
⇒ Tốc độ truyền sóng : v = 1,00625. f = 50,3125 ( cm / s ) .
Hy vọng với bài viết về Sóng cơ, sự truyền sóng cơ đặc trưng của sóng hình Sin và Phương trình sóng cùng bài tập vận dụng ở trên hữu ích cho các em. Mọi góp ý và thắc mắc các em vui lòng để lại bình luận dưới bài viết để HayHocHoi.Vn ghi nhận và hỗ trợ, chúc các em học tập tốt.
Đăng bởi : trung học phổ thông Sóc Trăng
Chuyên mục : Giáo Dục
Source: http://wp.ftn61.com
Category: Hỏi Đáp
Để lại một bình luận