Tài liệu Chương 2: Sóng cơ học

Tài liệu Chương 2: Sóng cơ học trình bày những kiến thức lý thuyết và bài tập thực hành về định nghĩa sóng cơ học, đại lượng đặc trưng của sóng, hiện tượng giao thoa sóng, sóng dừng, sóng âm. Mời các bạn tham khảo tài liệu để bổ sung thêm kiến thức về lĩnh vực này.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tài liệu Chương 2: Sóng cơ học Chương 2 SÓNG CƠ HỌC A. KIẾN THỨC CƠ BẢNI. SÓNG CƠ HỌC 1. ðịnh nghĩa: - Sóng cơ học là những dao ñộng cơ học lan truyền theo thời gian trong môi trường vật chất. - Sóng ngang là sóng có phương dao ñộng vuông góc với phương truyền sóng. - Sóng dọc là sóng có phương dao ñộng trùng với phương truyền sóng. 2. Các ñại lượng ñặc trưng của sóng: a. Chu kỳ sóng: Chu kỳ sóng là chu kỳ dao ñộng chung của các phần tử vật chất khi có sóng truyềnqua. (Ký hiệu: T; ñơn vị: giây (s)) b. Tần số sóng: là ñại lượng nghịch ñảo của chu kỳ sóng.(Ký hiệu: f; ñơn vị: (Hz)) 1 f = T c. Vận tốc truyền sóng: Vận tốc truyền sóng là vận tốc truyền pha dao ñộng. (Ký hiệu: v) d. Biên ñộ sóng: Biên ñộ dao ñộng sóng là biên ñộ dao ñộng chung của các phần tử vật chất khi cósóng truyền qua. (Ký hiệu: a) e. Năng lượng sóng: - Quá trình truyền sóng là quá trình truyền năng lượng. - Nếu sóng truyền từ một nguồn ñiểm trên mặt phẳng, năng lượng của sóng giảm tỷ lệ với quãngñường truyền sóng. - Nếu sóng truyền từ một nguồn ñiểm trong không gian, năng lượng của sóng giảm tỷ lệ với bìnhphương quãng ñường truyền sóng. f. Bước sóng: - ðịnh nghĩa 1: Bước sóng là khoảng cách giữa hai ñiểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng vàdao ñộng cùng pha với nhau. (Ký hiệu: λ) + Hệ quả: • Những ñiểm cách nhau một số nguyên lần bước sóng trên phương truyền sóng thì dao ñộng cùng pha: d = nλ ( n = 0,1, 2,... ). • Những ñiểm cách nhau một số lẻ lần nửa bước sóng trên phương truyền sóng thì dao ñộng λ ngược pha: d = (2n + 1) ( n = 0,1, 2,... ). 2 - ðịnh nghĩa 2: Bước sóng là quãng ñường mà sóng truyền ñược trong một chu kỳ dao ñộng cúasóng. v λ = vT = fII. HIỆN TƯỢNG GIAO THOA SÓNG 1. ðịnh nghĩa: Giao thoa là sự tổng hợp của hai hay nhiều sóng kết hợp trong không gian, trong ñó có những chỗcố ñịnh mà biên ñộ sóng ñược tăng cường hoặc bị giảm bớt. 2. Nguồn kết hợp. Sóng kết hợp: - Nguồn kết hợp là hai nguồn dao ñộng cùng tần số, cùng pha hoặc với ñộ lệch pha không ñổi theothời gian. - Sóng kết hợp là sóng ñược tạo ra từ nguồn kết hợp. M 3. Lý thuyết về giao thoa: Giả sử A và B là hai nguồn kết hợp có phương trình d1 sóng u A = u B = asinωt và cùng truyến ñến ñiểm M ( với MA = d2 d1 vàMB = d2 ). Gọi v là vận tốc truyền sóng. Phương trình dao A B ñộng tạiM do A và B truyền ñến lần lượt là: 1 d1 ωu AM = a M sin ω(t − ) = a M sin(ωt − d1 ) v v d ωu BM = a M sin ω(t − 2 ) = a M sin(ωt − d 2 ) v v dPhương trình dao ñộng tại M: u M = u AM + u BM có ñộ lệch pha: ∆ϕ = 2π λ - Nếu d = nλ ⇒ ∆ϕ = 2nπ : Hai sóng cùng pha. Biên ñộ sóng tổng hợp ñạt giá trị cực ñại. λ - Nếu d = (2n + 1) ⇒ ∆ϕ = (2n + 1)π : Hai sóng ngược pha. Biên ñộ sóng tổng hợp bằng không. 2III. SÓNG DỪNG - Sóng dừng là sóng có các ñiểm nút và ñiểm bụng cố ñịnh trong không gian. - Nguyên nhân xảy ra hiện tượng sóng dừng: do sự giao thoa giữa sóng tới và sóng phản xạ củanó. λ - Khoảng cách giữa hai ñiểm nút hoặc hai ñiểm bụng liên tiếp bằng . 2 - Hiện tượng sóng dừng ứng dụng ñể xác ñịnh vận tốc truyền sóng.IV. SÓNG ÂM 1. Sóng âm và cảm giác âm: - Những dao ñộng có tần số từ 16Hz ñến 20000Hz gọi là dao ñộng âm. Sóng có tần số trong miềnñó gọi là sóng âm - Sóng cơ học có tần số lớn hơn 20000Hz gọi là sóng siêu âm. - Sóng cơ học có tần số nhỏ hơn 16Hz gọi là sóng hạ âm. 2. Sự truyền âm. Vận tốc âm: - Sóng âm truyền ñược trong môi trường chất rắn, chất lỏng và chất khí. Sóng âm không truyềnñược trong môi trường chân không. - Vận tốc truyền âm phụ thuộc tính ñàn hồi, mật ñộ môi trường, nhiệt ñộ môi trường. 3. ðộ cao của âm: ðộ cao của âm là ñặc tính sinh lý của âm, nó dựa vào một ñặc t ...