chương 02 sóng part 01

Sự lệch pha giữa các phần tử dao động trên phương truyền sóng tạo nên hình ảnh của sóng.. Chú ý quan trọng: khi có sóng truyền qua thì phần tử môi trường chiếc lá trên sông, con vịt đồ c

VẬT LÝ

11 Ths Nguyễn Vũ Minh – Biên Hoà

0917 05 00 99 (Zalo)

Sóng cơ là những biến dạng cơ lan truyền trong một môi trường đàn hồi.

Nguyên nhân tạo nên sóng truyền trong một môi trường:

+ Nguồn dao động từ bên ngoài tác dụng lên môi trường tại điểm O + Lực liên kết giữa các phần tử của môi trường

=> Năng lượng sóng được truyền đi theo phương truyền sóng Quá trình truyền sóng là quá trình truyền năng lượng

Sự lệch pha giữa các phần tử dao động trên phương truyền sóng tạo nên hình

ảnh của sóng

Chú ý (quan trọng): khi có sóng truyền qua thì phần tử môi trường (chiếc lá trên sông, con vịt đồ

chơi, phao câu cá…) chỉ dao động quanh một vị trí cân bằng chứ không truyền đi theo sóng, sóng

chỉ truyền năng lượng và pha dao động

Ví dụ: Xét sóng nước truyền qua vị trí của phao câu cá đang nổi trên mặt nước khi lặng gió như Hình 5P1 Phao có trôi đi theo phương truyền của

sóng nước không? Vì sao?

Giải: Khi có sóng truyền qua phao câu cá (phần tử môi trường)

thì phao không truyền đi theo sóng mà chỉ dao động lên xuống

quanh một vị trí (gọi là vị trí cân bằng)

a/ Sóng ngang: là sóng trong đó các phần tử của môi trường dao

động theo phương vuông góc với phương truyền sóng

Trừ trường hợp sóng mặt nước, còn sóng ngang chỉ truyền được trong chất rắn

Ví dụ: sóng trên mặt nước, sóng trên sợi dây cao su Sóng cơ

VẬT LÝ

11 Ths Nguyễn Vũ Minh – Biên Hoà

0917 05 00 99 (Zalo) b/ Sóng dọc: là sóng trong đó các phần tử của môi trường

dao động theo phương trùng với phương truyền sóng

Sóng dọc truyền được cả trong chất khí, chất lỏng và chất rắn Ví dụ: sóng âm, sóng trên lò xo

 Chú ý: Sóng cơ không truyền được trong chân không

Ví dụ 01: Sóng dọc là sóng các phần tử A có phương dao động nằm ngang B có phương dao động động thẳng đứng

C có phương dao động vuông góc với phương truyền sóng D có phương dao động trùng với phương truyền sóng Ví dụ 02: Sóng ngang truyền được trong

A rắn, lòng khí B rắn và khí

C rắn và lỏng D chất rắn và bề mặt chất lỏng Ví dụ 03: Sóng dọc truyền được trong các chất

A rắn, lỏng và khí B rắn và khí C rắn và lỏng D lỏng và khí Ví dụ 04: Sóng ngang không truyền được trong các chất

A rắn, lỏng và khí B rắn và khí C rắn và lỏng D lỏng và khí Ví dụ 05: Để phân loại sóng ngang và sóng dọc người ta dựa vào

A phương dao động và phương truyền sóng B năng lượng sóng và tốc độ truyền sóng C phương truyền sóng và tần số sóng D tốc độ truyền sóng và bước sóng Ví dụ 06: Trong sóng cơ, sóng dọc truyền được trong các môi trường

môi trường là nước và không khí

Ví dụ: Vận dụng những kiến thức về sóng để giải thích vì sao dơi (Hình 5.13) có thể phát hiện ra chướng ngại vật bằng cơ chế phát sóng siêu âm (là

sóng âm có tần số lớn hơn 20.000 Hz)

Giải: Con dơi phát ra sóng siêu âm mà sóng thì phản xạ được khi gặp vật cản

Sóng siêu âm sẽ ngay lập tức phản xạ lại và dơi nhận được tín hiệu (vì vận tốc sóng siêu âm quá lớn) và biết được phía trước nó có vật cản để bay hướng khác

Ví dụ: Khi sóng nước truyền qua một kẽ hở giữa một dải đất như hình

VẬT LÝ

11 Ths Nguyễn Vũ Minh – Biên Hoà

0917 05 00 99 (Zalo)

 Biên độ sóng: Biên độ sóng 𝑨 [𝒎, cm] là độ lệch lớn nhất của phân tử sóng khỏi vị trí cân bằng

Sóng có biên độ càng lớn thì phân tử sóng dao động càng mạnh

Ví dụ 01: Biên độ sóng tại một điểm nhất định trong môi trường sóng truyền qua

A là biên độ dao động của các phần tử vật chất tại đó B tỉ lệ năng lượng của sóng tại đó

C biên độ dao động của nguồn D tỉ lệ với bình phương tần số dao động

 Bước sóng:

𝑺1T= 𝝀 = vT =𝒗

𝒇 [𝒎, cm]

Ví dụ 02: Siêu âm ứng dụng trong y học có tần số từ 700kHz - 50MHz,

trong đó siêu âm chẩn đoán sử dụng các tần số từ 2 - 50MHz Bác sĩ tiến hành siêu âm (chuẩn đoán hình ảnh) Gan của một bệnh nhân theo hình bên.Với điều kiện tốc độ sóng siêu âm hiển thị trên hình và bước sóng

siêu âm dùng trong lần siêu âm này khoảng 1,1mm Hãy tính các tần số

của máy siêu âm mà bác sĩ điều chỉnh?

dao động ……… và ……… trên cùng phương truyền sóng

 Chu kì sóng: chu kì dao động của phân tử sóng 𝑻 =𝟐𝝅

 Đối với mỗi môi trường, tốc độ truyền sóng có giá trị không đổi

 Tốc độ truyền sóng phụ thuộc vào 3 yếu tố: …………., ……… của môi trường, ………

 Trong một môi trường đồng chất (đồng tính) thì tốc độ truyền sóng không đổi  So sánh tốc độ truyền sóng của một sóng đi qua các môi trường thì

CÁC ĐẶC TRƯNG VẬT LÝ CỦA SÓNG

Các đại lượng đặc trưng

I

Chương 2: SÓNG

VẬT LÝ

11 Ths Nguyễn Vũ Minh – Biên Hoà

0917 05 00 99 (Zalo)

𝑣𝑟ắ𝑛… 𝑣𝑙ỏ𝑛𝑔… 𝑣𝑘ℎí λ = v.T, 𝒇 không đổi → 𝜆𝑟ắ𝑛… … 𝜆𝑙ỏ𝑛𝑔… … … 𝜆𝑘ℎí Tốc độ truyền sóng khác với tốc độ dao động của các phần tử sóng

 Tốc độ dao động phần tử sóng là 𝑣𝑝ℎ𝑎𝑛𝑡𝑢 = 𝜔𝐴⏟𝑣 𝑝ℎ𝑎𝑛𝑡𝑢 max

𝑐𝑜𝑠 (𝜔𝑡 + 𝜑 +𝜋2)

 Note: Khi sóng truyền từ môi trường này sang môi trường khác ………… và ………… không thay đổi, tốc độ sóng thay đổi nên bước sóng thay đổi

Ví dụ 03: Hình bên là đồ thị (u - t) của một sóng âm trên màn

hình của một dao động kí Biết mỗi cạnh của ô vuông theo phương ngang trên hình tương ứng vói 1 ms Tính tần số của sóng

VẬT LÝ

11 Ths Nguyễn Vũ Minh – Biên Hoà

0917 05 00 99 (Zalo) Ví dụ 04: (SBT KNTT) Trong thí nghiệm hình 8.1, nếu ta thay

đổi tần số dao động của nguồn sóng thì đại lượng nào sau đây không thay đổi?

 Cường độ sóng: 𝑰 = 𝑬

𝑺.𝜟𝒕 =𝑷

𝑺 [W/m𝟐] là năng lượng sóng được truyền qua một đơn vị diện

tích vuông góc với phương trựyên sóng trong một đơn vị thời gian

Ví dụ 06: (SBT CTST) Biết cường độ của vi sóng tối đa không gây nguy hiểm cho cở thể người khi bị phơi nhiễm là 1,5 2

W / m Một radar phát vi sóng có công suất 10 W, xác định khoảng cách tối thiểu từ người đến radar để đảm bảo an toàn cho người ?

Ví dụ 07: (SBT CTST) Một trạm không gian đo được cường độ của bức xạ điện từ phát ra từ một

ngôi sao bằng 5, 0.10 W / m3 2 Cho biết công suất bức xạ trung bình của ngôi sao này bằng 25

2, 5.10 W Giả sử ngôi sao này phát ra bức xạ đẳng hướng, tính khoảng cách từ ngôi sao này đến trạm không gian

mcfjT

λ f A

v

Biên độ (m hoặc cm)

Tốc độ truyền sóng (m/s hoặc cm/s)Bước sóng (m hoặc cm)

Tần số (Hz)

VẬT LÝ

11 Ths Nguyễn Vũ Minh – Biên Hoà

0917 05 00 99 (Zalo)  Mô hình truyền sóng – khoảng cách các điểm trên phương truyền sóng:

MỐI QUAN HỆ VỀ PHA KHOẢNG CÁCH

Hai phần tử cách nhau một bước sóng thì

Giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương

truyền sóng mà dao động ngược pha 𝑑 =𝜆2Giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương

truyền sóng mà dao động vuông pha 𝑑 =𝜆4Giữa n gợn lồi (n ngọn sóng/ đỉnh sóng)

Ví dụ 08: Điền khuyết các từ khóa thích hợp vào chỗ trống:

a Biên độ sóng là độ lệch ……… của phần tử sóng khỏi ………… …………

b Sóng cơ là những ……… lan truyền trong một môi trường ……… ……

c Bước sóng là khoảng cách giữa ………

d Tốc độ truyền sóng là ………… ……….…………

e Cường độ sóng là ……… được truyền qua một ……….………

vuông góc với phương truyền sóng trong một đơn vị thời gian

VẬT LÝ

11 Ths Nguyễn Vũ Minh – Biên Hoà

0917 05 00 99 (Zalo)

Chú ý: Xét những điểm cùng nằm trên cùng một phương truyền sóng, ta có hệ quả sau

- Khoảng cách giữa hai điểm dao động cùng pha: d=  (k là số nguyên) k

- Khoảng cách giữa hai điểm dao động ngược pha: d=(k+0, 5)(k là số nguyên) - Khoảng cách giữa hai điểm dao động vuông pha: d (k 0, 5)

= + (k là số nguyên)

Ví dụ 01: Một sóng ngang hình sin truyền trên một sợi dây dài Hình vẽ

bên là hình dạng của một đoạn dây tại một thời điểm xác định Trong quá trình lan truyền sóng, hai phần tử M và N lệch nhau pha một góc

A 2

C

Ví dụ 02: Trên một sợi dây dài đang có sóng ngang hình sin

truyền qua theo chiều dương của trục Ox Tại thời điểm t, một đoạn của sợi dây có hình dạng như hình bên Hai phần tử trên

dây là O và M dao động lệch pha nhau Phương trình sóng

II

Độ lệch pha giữa hai điểm cùng nằm trên phương truyền sóng:

rad

Ví dụ 03: Trên một sợi dây dài đang có sóng ngang hình sin truyền qua theo chiều dương của

trục Ox Tại thời điểm t0, một đoạn của sợi dây có hình dạng như

hình bên hai phần tử tại M và Q dao động lệch pha nhau

C

Bài tập 01: Một còi báo động có kích thước nhỏ phát ra sóng âm trong môi trường đồng chất,

đẳng hướng Ở vị trí cách còi một đoạn 15m, cường độ sóng âm là 0,3 W/m2 Xem gần đúng sóng âm không bị môi trường hấp thụ Ở khoảng cách nào từ vị trí còi thì sóng âm có cường độ bằng 0,02 W/m2 ?

1.1 Một sóng âm có dạng hình cầu được phát ra từ nguồn có công suất 1W Giả sử rằng năng

lượng phát ra được bảo toàn Cường độ sóng âm tại một điểm cách nguồn 1 m xấp xỉ bằng A 0,08 W/m2

B 0,008 W/m2 C 8 W/m2 D 0,8 W/m2

1.2 Một nguồn âm phát ra sóng âm hình cầu trong không gian Cho rằng môi trường không hấp

thụ âm Nếu ta dịch theo đường thẳng đi qua nguồn âm 2m so với vị trí lúc đầu thì cường độ sóng âm nghe được tăng lên 2,25 lần Lúc đầu ta đứng cách nguồn âm bao nhiêu ?

A 6m B 4m C 8m

VẬT LÝ

11 Ths Nguyễn Vũ Minh – Biên Hoà

0917 05 00 99 (Zalo) 1.3 Một nguồn âm phát ra sóng âm hình cầu trong không gian Biết năng lượng âm được bảo

toàn Tại điểm cách nguồn âm 1,2m cường độ âm là 0,5 W/m2 Khi dịch chuyển 20cm (kể từ vị trí trước) thì cường độ sóng âm tăng lên và bằng

A 0,60 W/m2 B 0,72 W/m2 C 0,84 W/m2 D 0,96 W/m2

Bài tập 02: Sóng thần là hiện tượng các đợt sóng rất lớn được hình thành và di chuyển rất nhanh

trên một quy mô lớn Cơn sóng thần xảy ra ở bờ biển Sumatra (Indonesia) vào năm 2004 được biết là một những thiên tai gây nhiều thiệt hại nhất trong lịch sử thế giới hiện đại Những hình ảnh từ vệ tinh nhân tạo cho thấy khoảng cách giữa hai đỉnh sóng liên tiếp của cơn sóng thần này vào khoảng 800 km và chu kì của sóng là khoảng 1 giờ Xác định tốc độ của cơn sóng thần này

Từ đó, hãy giải thích vì sao cơn sóng thần này có thể gây thiệt hại lớn như vậy

2.5 (Sở Nam Định 2023) Tại một điểm trên mặt chất lỏng có một nguồn dao động với tần số 120

Hz, tạo ra sóng ổn định trên mặt chất lỏng với bước sóng 0,125 m Tốc độ truyền sóng này A 15 m/s B 30 m/s C 25 m/s D 12 m/s

VẬT LÝ

11 Ths Nguyễn Vũ Minh – Biên Hoà

0917 05 00 99 (Zalo) 2.6 Một sóng lan truyền với tốc độ v = 200m/s có bước sóng λ = 4m Chu kì dao động của sóng là:



2.8 Một sóng cơ khi truyền trong môi trường (1) có bước sóng và tốc độ lần lượt là 1 và v1 Khi truyền trong môi trường (2) thì các giá trị tương ứng là 2 và v2 Biểu thức nào sau đây đúng? A  =  12 B v1=v2 C 12

Bài tập 03: Một người ngồi ở bờ biển quan sát thấy khoảng cách giữa hai ngọn sóng liên tiếp

bằng 10 m Ngoài ra người đó đếm được 20 ngọn sóng đi qua trước mặt trong 76 s

a/ Tính chu kỳ dao động của nước biển b/ Tính vận tốc truyền của nước biển

3.1 (SGK KNTT) Một sóng âm có tần số 192Hz và truyền đi được quãng đường 91,4m trong 0,27s Hãy tính:

a/ Tốc độ truyền sóng b/ Bước sóng

c/ Nếu tần số sóng là 442Hz thì bước sóng và chu kì là bao nhiêu?

3.2 Một người quan sát sóng trên mặt hồ thấy khoảng cách giữa hai ngọn sóng liên tiếp bằng 2 m

và có 6 ngọn sóng truyền qua trước mặt trong 8 s

a/ Tính bước sóng b/ Tìm chu kì dao động c/ Tính tốc độ truyền sóng

3.3 Trên mặt hồ yên lặng, một người làm cho con thuyền dao động

tạo ra sóng trên mặt nước Thuyên thực hiện được 24 dao động trong 40 s, mỗi dao động tạo ra một ngọn sóng cao 12 cm so với mặt hồ yên lặng và ngọn sóng tới bờ cách thuyền 10 m sau 5 s Với số liệu này, hãy xác định:

3.4 Một người quan sát mặt biển thấy có 5 ngọn sóng đi qua trước mặt mình trong khoảng thời

gian 10 (s) và đo được khoảng cách giữa 2 ngọn sóng liên tiếp bằng 5 m Tốc độ của sóng biển là A v =2m/s B v =4m/s

C v =6m/s D v =8m/s

3.5 (SBT CD) Sóng truyền trên mặt nước là sóng ngang Một người quan sát thấy một chiếc phao

trên mặt biển nhô lên cao 10,0 lần trong 36,0 giây và đo được khoảng cách hai đỉnh lân cận là 10,0 m Tốc độ truyền sóng trên mặt biển là

A 2,5 m/s B 5,00 m/s C 10,0 m/s D 1,25 m/s

3.6 (SBT CD) Một sóng cơ lan truyền trong một môi trường với tốc độ 1,0 m/s và tần số 10 Hz,

biên độ sóng không đổi Trong khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp một phần tử của môi trường ở vị trí cân bằng, sóng lan truyền được quãng đường là

3.7 (THPTQG 2023) Một sóng cơ hình sin có chu kì 0, 2 s lan truyền trong một môi trường Thời gian để sóng truyền được quãng đường bằng một nửa bước sóng là

3.8 (SBT– KNTT) Tại một điểm O trên mặt nước có một nguồn dao động điều hòa theo phương

thẳng đứng với tần số 2Hz Từ điểm O có những gợn sóng trong lan rộng xung quanh Khoảng

cách giữa hai gợn sóng kế tiếp là 20cm Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là:

A 20 cm/s B 40 cm/s C 80 cm/s D 120 cm/s

3.9 (Sở Nam Định 2023) Một sóng hình sin truyền theo trục Ox với chu kì T Khoảng thời gian

để sóng truyền đi được quãng đường bằng một bước sóng là

Bài tập 04: Một sóng cơ lan truyền với tần số ƒ = 500 Hz, biên độ A = 0,25 mm Sóng lan truyền

với bước sóng λ = 70 cm a/ Tính tốc độ truyền sóng

b/Tính tốc độ dao động cực đại của các phần tử vật chất môi trường

VẬT LÝ

11 Ths Nguyễn Vũ Minh – Biên Hoà

0917 05 00 99 (Zalo) 4.1 Một sóng cơ có biên độ A, bước sóng là  Biết vận tốc dao động cực đại của phần tử môi trường bằng 3 lần tốc độ truyền sóng Biểu thức nào sau đây là đúng ?

A 32

= B =2 A C 3

= D 23

 =

4.2 Một sóng ngang truyền trên trục Ox được mô tả bởi phương trình

áp tai xuống đường ray và nghe thấy tiếng gõ truyền qua đường ray và sau đó 3,75s thì nghe được tiếng gõ truyền qua không khí đến tai Tính tốc độ truyền âm trong thép Biết tốc độ truyền âm trong không khí là 340 m/s

5.1 Người ta dùng búa gõ mạnh xuống đường ray xe lửa, cách chổ gõ 1090m một người áp tai

xuống đường ray và nghe thấy tiếng gõ truyền qua đường ray và sau đó 3 s thì nghe được tiếng gõ truyền qua không khí đến tai Tính tốc độ truyền âm trong không khí Biết tốc độ truyền âm trong thép là 5294 m/s (ĐS : 340 m/s)

5.2 Bạn An làm thí nghiệm như sau: Lấy một ống thép dài 30,5 m, bạn An dùng búa gõ vào một

đầu ống còn bạn Bình áp sát tai của mình vào đầu kia của ống.Tính khoảng thời gian giữa hai lần nghe thấy hai tiếng gõ đó Biết vận tốc truyền âm trong không khí là 340 m/s và trong thép là 6100 m/s

VẬT LÝ

11 Ths Nguyễn Vũ Minh – Biên Hoà

0917 05 00 99 (Zalo) Bài tập 06: Một sóng hình sin đang lan truyền từ trái sang phải trên một dây dài (như hình vẽ)

Cho biết tốc độ truyền sóng v = 1m/s a/ Tính tần số của sóng

b/ Hỏi điểm Q, P và O đang chuyển động lên hay xuống?

6.1 (SBT KNTT) Hình bên mô tả đồ thị li độ - thời gian của một sóng

a) Tính chu kì, tần số và biên độ của sóng b) Biết tốc độ của sóng là 5 m/s, tính bước sóng QmcfjTCbcZZ5k1ea

6.2 (SBT CD)Xác định bước sóng và biên độ của các sóng a và b được mô tả trong đồ thị li độ - khoảng cách trên hình dưới

VẬT LÝ

11 Ths Nguyễn Vũ Minh – Biên Hoà

0917 05 00 99 (Zalo)

6.5 (KNTT) Một sóng ngang hình sin có tần số 15 Hz truyền trên một sợi dây nằm ngang trùng với trục Ox Hình bên là hình ảnh của một đoạn dây tại một thời điểm Tính tốc độ truyền sóng trên dây

6.6 Vào một thời điểm Hình 8.1 là đồ thị li độ - quãng đường

truyền sóng của một sóng hình sin Biên độ và bước sóng của sóng này là:

A 5cm; 50 cm B 6 cm; 50 cm C 5 cm; 30 cm D 6 cm; 30 cm

6.7 Hình 8.2 là đồ thị li độ - thời gian của một sóng hình

sin Biết tốc độ truyền sóng là 50 cm/s Biên độ và bước sóng của sóng này là

A 5cm; 50 cm B 10 cm; 0,5 m C 5 cm; 0,25m D 10 cm; 1m

6.3 Xác định biên độ và bước sóng của sóng lan

truyền trong dây đàn hồi có đồ thị (u-t) như hình

6.4 Xác định bước sóng của sóng lan truyền

trong dây đàn hồi có đồ thị (u-t) như hình