Tài liệu Chương 3: Sóng cơ học

Tài liệu Chương 3: Sóng cơ học được biên soạn nhằm trang bị cho các bạn những kiến thức về phương trình sóng; vận tốc pha của sóng; năng lượng sóng; sự giao thoa sóng - sóng dừng; hiệu ứng Doppler và một số kiến thức khác.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tài liệu Chương 3: Sóng cơ họcCh¬ng III : Sãng c¬ häcA. Tãm t¾t kiÕn thøc c¬ b¶n:1. Ph¬ng tr×nh sãng :1.1 Ph¬ng tr×nh cho sãng ph¼ng h×nh sin lan truyÒn trong m«i trêngkh«ng bÞ hÊp thô theo chiÒu d¬ng cña trôc x : x S = A sin [ (t- )+ o ] v x S = A sin [ t- + o ] v 2 2 S = A sin [ t o ] T S = A sin ( t-kx + o )1.2 Ph¬ng tr×nh sãng cÇu h×nh sin  S A(r ). sin( .t k r 0 )2. VËn tèc pha cña sãng2.1 Sãng däc TruyÒn trong m«i trêng khÝ vµ láng: k v TruyÒn trong thanh m¶nh : E v2.2 Sãng ngang TruyÒn trong chÊt r¾n v« ®Þnh h×nh G v TruyÒn trªn sîi d©y m¶nh cã lùc c¨ng F F v .S3. N¨ng lîng sãng3.1 MËt ®é n¨ng lîng sãng x A2 . 2 .sin 2 .(t v- MËt ®é n¨ng lîng trung b×nh 1 . . A2 . 2 23.2 MËt ®é dßng n¨ng lîng : dW j .v dt.dS- VÐct¬ Um«p-P«iting   1  j .v . . A2 . .v 24. Sù giao thoa sãng- Sãng dõng4.1 Sù giao thoa sãng:- VÞ trÝ, ®iÒu kiÖn cña ®iÓm dao ®éng víi biªn ®é cùc ®¹i : ` r2 r1 k.- VÞ trÝ, ®iÒu kiÖn cña ®iÓm dao ®éng víi biªn ®é cùc tiÓu : r2 r1 (2k 1) 24.2 Sãng dõng :5. Sãng ©m6. HiÖu øng DopplerB- Bµi tËpBµi III.1 Mét sãng ph¼ng h×nh sin lan truyÒn theo mét sîi d©y, cã ph¬ngtr×nh : S 3,27.10 3.sin( 2,72t 72,1x) (m)TÝnh :a) Sè sãng, bíc sãng, chu kú, tÇn sè, vµ vËn tèc truyÒn sãng.b) §é dêi, vËn tèc, gia tèc cña mét phÇn tö cña sîi d©y cã to¹ ®é x=22,5 cm ë thêi ®iÓm t = 18,9 sGi¶i:a) Tõ ph¬ng tr×nh ®· cho ta cã : + k = 72,1 (rad/m ) 2 2 + 0,0871(m) 8,71(cm) k 72,1 2 2 +T 2,72 2,31( s ) 1 1 + f T 2,31 0,433( Hz ) 2,72 +v k 72,1 0,037(m / s )b) - §é dêi : S 3,27.10 3.sin( 2,72.18,9 72,1.0,225) 1,92.10 3 (m) 1,92(mm) S - VËn tèc : u . A cos( .t k .x ) thay sè ®îc u = 7,2 (mm/s) t 2 S - Gia tèc a 2 . A.sin( .t k .x) Thay sè ®îc : a = -14,2 mm/s2 t2Bµi III.2 Sãng ©m, ph¼ng, ch¹y cã ph¬ng tr×nh : S 60. cos(1800.t 5,3x) .Trong ®ã S ®îc tÝnh b»ng m, t tÝnh b»ng gi©y, x tÝnh b»ng m. H·yt×m :a) Tû sè gi÷a biªn ®é dao ®éng cña mét h¹t cña m«i trêng vµ bíc sãngb) Biªn ®é vËn tèc cña mét h¹t cña m«i trêng vµ tû sè gi÷a nã víi vËntèc truyÒn sãngc) Biªn ®é dao ®éng cña ®é biÕn d¹ng tû ®èi cña m«i trêng vµ mèiquan hÖ cña nã víi biªn ®é dao ®éng cña vËn tèc h¹t cña h¹t m«i trêngGi¶ia) Tõ ph¬ng tr×nh sãng, ta tÝnh ®îc : + Biªn ®é dao ®éng cña mét h¹t cña m«i trêng : A = 60.10-6 (m) + Bíc sãng : = 1,185 (m) A 5 Tû sè : 5,1.10b) VËn tèc dao ®éng cña mét phÇn tö cña m«i trêng: S u . A sin( .t k .x ) t Thay sè : u 0,11. sin(1800t 5,3 x)(m / s) umax = 0,11 (m/s)VËn tèc lan truyÒn sãng : v 340(m / s ) T u max 0,11 4Tû sè : 3,2.10 ...