Chương II: sóng cơ là gì? phương trình truyền sóng cơ
Chương II: Bài tập sóng cơ, sự truyền sóng cơ
Sóng cơ là dao động cơ được lan truyền trong một môi trường vật chất (rắn, lỏng, khí). Sóng cơ không truyền được trong môi trường chân không.
Chương II: sóng cơ là gì? phương trình truyền sóng cơ
1/ Sóng cơ là gì?
Một cần rung dao động điều hòa tại một điểm trên mặt nước
Cần rung đóng vai trò nguồn tạo sóng
Ta nhận thấy các dao động do cần rung tạo ra sẽ lan truyền theo mọi hướng trên mặt nước tạo thành các gợn nước nhấp nhô theo đường tròn đồng tâm.
Quá trình dao động được lan truyền trên mặt nước như thí nghiệm vật lý trên được gọi là sóng mặt nước (là một sóng cơ)
Khi bạn nói, thanh quản của bạn rung lên tạo ra dao động, dao động này lan truyền trong không khí theo mọi hướng. Trong tai mỗi người có màng nhĩ sẽ dao động theo lớp không khí ở gần tai từ đó mà người khác có thể nghe thấy tiếng bạn nói => Chứng tỏ dao động đã được lan truyền trong không khí.
Trong môi trường chân không các phần tử dao động gần như không có nên dao động từ nguồn không thể truyền ra môi trường xung quanh được.
2/ Phân loại sóng cơ:
Sóng ngang: là sóng cơ có phương dao động vuông góc với phương truyền sóng. Sóng ngang truyền được trong môi trường chất rắn và trên bề mặt chất lỏng. Không truyền được trong chân không.
Sóng dọc: là sóng cơ có phương dao động trùng với phương truyền sóng. Sóng dọc truyền được trong môi trường chất rắn, lỏng, khí. Không truyền được trong chân không.
3/ Các đại lượng đặc trưng của sóng cơ:
a/ Biên độ của sóng (A): là biên độ dao động của một phần tử vật chất khi có sóng truyền qua.
b/ Tần số sóng (f): là tần số dao động của một phần tử vật chất khi có sóng truyền qua.
c/ Vận tốc sóng (v): là vận tốc lan truyền dao động của sóng trong môi trường (vrắn > vlỏng > vkhí)
d/Năng lượng sóng:là năng lượng dao động của các phần tử vật chất khi có sóng truyền qua.
e/ Bước sóng (λ):
- là quãng đường mà sóng truyền đi được trong một chu kỳ
- là khoảng cách giữa hai điểm gần nhất trên phương truyền sóng dao động cùng pha với nhau.
4/ Sự truyền sóng cơ, phương trình truyền sóng cơ
a/ Sự truyền sóng cơ::
Trong môi trường thực tế, sự truyền sóng cơ phụ thuộc và chịu ảnh của nhiều yếu tố môi trường xung quanh. Trong phạm vi bài viết chỉ đề cập đến sóng hình sin.
Khi một phần tử tại nguồn dao động, do lực liên kết giữa các phân tử môi trường, phần tử cạnh nguồn sẽ dao động theo nhưng trễ pha. Nhờ sự trễ pha trong dao động và năng lượng liên kết giữa các phần từ mà sóng được truyền đi trong không gian như hình minh họa dưới
Trong quá trình truyền sóng cơ, các phần tử chỉ dao động lên xuống theo phương thẳng đứng (đối với sóng ngang) hoặc theo phương ngang (đối với sóng dọc)
b/ Phương trình truyền sóng:
O là nguồn sóng, M là một điểm cách nguồn sóng một khoảng x
Phương trình dao động tại nguồn sóng:
Gọi v là tốc độ lan truyền dao động của sóng
Thời gian để sóng truyền tới điểm M cách nguồn một đoạn x: Δt = xvxv
Phương trình dao động tại điểm M cách nguồn một đoạn x:
uM=Acos(ω(t−Δt)+φ)uM=Acos(ω(t−Δt)+φ)=Acos(ωt−2πxλ+φ)Acos(ωt−2πxλ+φ)
Lưu ý: phương trình truyền sóng (phương trình sóng) không phải là phương trình dao động vì phương trình sóng phụ thuộc vào thời gian (t) và không gian (x).