Khái niệm vật lý cơ bản
Lý thuyết sóng
- Sóng cơ là dao động cơ lan truyền trong một môi trường
Sóng dọc là sóng có phương dao độngcủa các phần tử song song (hoặc trùng) với phương truyền sóng
Sóng ngang là sóng có phương dao độngcủa các phần tử vuông góc với phương truyền sóng
Trong một môi trường vật chất, sóng truyền theo các phương với cùng một tốc độ v
Khi sóng truyền đi, chỉ có pha dao động (trạng thái dao động) truyền đi, còn phần tử vật chất của môi trường thì dao động tại chỗ
Sóng dọc truyền được trong cả chất khí, chất lỏng và chất rắn
Sóng ngang truyền được trong chất rắn vàtrên bề mặt chất lỏng
Sóng cơ không truyền được trong chân không
- Các đặc trưng của một sóng hình sin:
Chu kì T: là chu kỳ dao động của một phần tử của môi trường khi có sóng truyền qua Đơn vị chu kì là giây (s)
Tần số (f): là đại lượng nghịch đảo của chu kì f T 1 Đơn vị tần số là Hertz (Hz)
Tốc độ truyền sóng v: là tốc độ lan truyền dao động
Bước sóng là quãng đường sóng truyền trong thời gian một chu kì Đơn vị bước sóng là đơn vị độ dài (m)
Công thức liên hệ giữa chu kì (T), tần số (f), tốc độ (v) và bước sóng ( ) là: v.T v
Biên độ sóng tại mỗi điểm trong không gian chính là biên độ dao động của phần tử môi trường tại điểm đó
Năng lượng sóng cơ là năng lượng dao động của các phần tử của môi trường mà sóng truyền qua
Quá trình truyền sóng là một quá trình truyền năng lượng
- Phương trình sóng của một sóng hình sin theo trục OX:
Phương trình dao độngcủa nguồnO: Uo = Acost
Phương trình dao độngcủa điểm M cách nguồn O một khoáng x:
Hình 1-1 : Sơ đồ dao động tại điểm M thuộc phương x
(Trong đó t là thời gian sóng truyền từ tâm sóng O tới điểm khảo sát M)
Phương trình sóng là một hàm vừa tuần hoàn theo thời gian vừa tuần hoàn theo không gian x
Dao động của một phần tử sóng tại một điểm là một dao động điều hòa theo thời gian với chu kỳ T
Sau một khoảng cách bằng bước sóng, sóng sẽ lặp lại hình dạng ban đầu Độ lệch pha giữa hai dao động tại hai điểm M và N trên cùng một phương truyền sóng, với khoảng cách từ điểm O lần lượt là d1 và d2, được xác định bởi công thức: Δφ = ( ).
Nếu = 2k, k Z:Dao động tại M cùng pha dao động tại N
Những điểm trên cùng một phương truyền sóng cách nhau một số nguyên bước sóng thì dao động cùng pha
Nếu = (2k + 1), k Z: Dao động tại M ngược pha dao động tại N
Những điểm trên cùng một phương truyền sóng cách nhau một số lẻ nửa bước sóng (hoặc số nửa nguyên bước sóng) thì dao động ngượcpha
- Sóng âm là các sóng cơ truyền trong các môi trường đàn hồi
Sóng âm được phân loại thành ba loại chính: âm nghe được (âm thanh) có tần số từ 16 Hz đến 20.000 Hz, âm hạ (dưới 16 Hz) và âm siêu (trên 20.000 Hz).
Tốc độ truyền âm phụ thuộc tính chất của môi trường: mật độ môi trường, tính đàn hồi, nhiệt độ của môi trường
Tốc độ truyền âm trong các môi trường:v khí