lý thuyết sóng cơ

GV : LÊ HỒNG QUÂN THPT : TRÂN NHÂN TÔNG CHƯƠNG 3: SÓNG CƠ I SÓNG CƠ, PHƯƠNG TRÌNH SÓNG 1 Định nghĩa: Sóng cơ là nhũng dao động cơ lan truyền trong một môi trường. 2 Phân loại: 2 loại  Sóng ngang: là sóng mà các phần tử vật chất dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng  Sóng dọc: là sống mà các phần tử vật chất dao động theo phương truyên sóng. 3 Những đại lường đặc trưng của sóng:  Chu kì, tần số sóng: là chu kì và tần số của nguồn dao động.  Biên độ sóng: là biên độ dao động của các phần tử trong môi trường.  Bước sóng (KH: λ)  Đ/n1: Bước sóng là quãng đường sóng truyền đi được trong 1 chu kì dao động  Đ/n2: Bước sóng là khoảng cách giữa 2 điểm gần nhau nhất của sóng và dao động cùng pha  Tốc độ truyền sóng: là tốc độ truyền pha dao động T=1/f  sóng: Quá trình truyền sóng là quá trình truyền năng lượng. - Trong mt ko có ma sát thì năng lượng sóng là ko đổi Hệ quả : - Nếu sóng truyền theo đường thẳng(sóng dây)thì biên độ sóng ko đổi - Nếu sóng truyền trong mp (sóng phẳng)thì biên độ sóng giảm tỉ lệ nghịch với căn bậc 2 của điểm đó tới nguồn. - Nếu sóng truyền trong ko gian (song cầu) thì biên độ sóng lúc này tỉ lệ nghịch với điểm đang xét tới nguồn 4. Phương trình sóng a. Phương trình sóng: Giả sử tại O sóng có phương trình: Gọi v là tốc độ truyền sóng , li độ dao động của M cách O khoảng x vào thời điểm t bằng li độ dao động của O vào thời điểm . Phương trình sóng tại M: Nếu sóng truyền ngược chiều(+) của trục Ox * Độ lệch pha giữa 2 điểm trên phương truyền A=const 1 GV : LÊ HỒNG QUÂN THPT : TRÂN NHÂN TÔNG - Nếu 2 điểm dao động cùng pha Vậy:những điểm cách nhau 1 số nguyên lần bước sóng trên 1 phương truyền thì dao động cùng pha với nhau - Nếu 2 điểm dao động ngược pha Vậy:những điểm cách nhau 1 số lẻ lần bước sóng trên phương truyền thì dao động ngược pha nhau - 2 điểm dao động vuông pha * Chú ý: Nếu pha ban đầu tại nguồn b. Tích chất của sóng: - Tính tuần hoàn theo thời gian Xét x=d=cosnt. Tức là xét 1 điểm xác định trong mt thì ta có: Nhận xét: tuần hoàn theo thời gian với chu kì T ; U M là 1 hàm hình Sin theo thời gian - Tính tuần hoàn theo không gian Xét vị trí tất cả các phần tử sóng tại cùng 1 thời điểm xác định t 0 Nhận xét: U M có dạng hình Sin; Cứ sau mỗi khoảng có độ dài = 1 bước sóng , sóng lại có dạng lặp lại như cũ II PHẢN XẠ SÓNG, SÓNG DỪNG 1. Sự phản xạ sóng: Sóng phản xạ cùng tần số, cùng bước sóng với sóng tới. Nếu:  Đầu phản xạ cố định: sóng phản xạ và sóng tới ngược pha nhau  Đầu phản xạ tự do : sóng phản xạ và sóng tới cùng pha 2. Sóng dừng  Hiện tượng sóng dừng là hiện tượng những điểm đứng yên xen kẽ đều đặn những điểm dao động với biên độ cực đại  Những điểm đứng yên không dao động gọi là điểm nút 2 GV : LÊ HỒNG QUÂN THPT : TRÂN NHÂN TÔNG  Những điểm dao động với biên độ cực đại gọi là các điểm bụng 3. ĐK có sóng dừng  Nếu sợi dây có 2 đầu cố định, chiều dài của sợi dây: Nhận xét: Chiều dài sợi dây là 1 số nguyên lần nửa bước sóng. Số bụng = Số múi sóng=n Số nút =n+1  2 đầu là bụng sóng: Số nút = n ; số bụng = n+1  Chiều dài sợi dây = 1 số lẻ lần ¼ bước sóng Số nút =n+1 ; số bụng = n+1 Chú ý: Khoảng thời gian giữa 2 lần sợi dây duỗi thẳng liên tiếp bằng T/2 Bước sóng dài nhất trên sợi dây có 2 đầu cố định khi xảy ra sóng dừng là 4. Hiện tượng nhiễu xạ của sóng. Hiện tượng nhiễu xạ của sóng là hiện tượng sóng khi gặp vật thì đi lệch khỏi phương truyền thẳng của sóng và đi vòng quanh vật cản Hiện tượng nhiễu xạ của sóng là 1 đặc tính cố hữu của sóng giống như hiện tương giao thoa sóng 5. Sự tạo thành sóng dừng a. Xét phần tử M: MB=d, gốc tại B, chiều từ B đến M G/s ở thời điểm t, sóng tới B: Sóng tới M: Sóng phản xạ ở B vì B là vật cản cố định Sóng phản xạ: PT dđ tổng hợp tại M : U=U M + U M ’ b. Nút sóng (U M không dao dộng , A M =0) Nhận xét: + Các nút sóng cách nhau 1 số nguyên lần nửa 2 nút sóng cạnh nhau cách nhau là + Vị trí các nút sóng là cố định trên dây c. Bụng sóng (A Max =2A) 3 GV : LÊ HỒNG QUÂN THPT : TRÂN NHÂN TÔNG Nhận xét: + Khoảng cách giữa 2 bụng sóng liên tiếp = \ + Các bụng và các nút nằm xen kẽ và cách đều nhau + Vị trí các bùng là cố định trên sợi dây Chú ý: Trong thực tế thì sóng phản xạ qua lại nhiều lần, lên PT sóng dừng không có dạng đơn giản như PT được thiết lập như trên III.GIAO THOA SÓNG 1. Nguồn kết hợp. Sóng kết hợp  Nguồn kết hợp là 2 nguồn dao động cùng tần số và có độ lệch pha không đổi theo thời gian  Sóng kết hợp là sóng do nguồn kết hợp tạo ra 2. ĐK có hiện tượng giao thoa: 2 nguồn dao động có cùng tần số, cùng phương và có độ lệch pha không đổi theo thời gian.  2 nguồn S 1 , S 2 dao động cùng biên độ,…  Xét 1 điểm M trong vùng dao thoa của 2 sóng xuất hiện 3. Độ lệch pha 2 dao động, vị trí các cực đại, cực tiểu giao thoa Độ lệch pha của 2 dđ tổng hợp tại M so với 2 nguồn (ngược pha): Độ lệch pha của 2 dđ tổng hơp tại M so với 2 nguồn (cùng pha):  Số đương CĐ,CT giữa 2 điểm nằm ngoài đoạn S 1 S 2 + 2 nguồn dđ cùng pha là hiệu đường đi  Nhận xét: + Những điểm dđ với b/độ cực đại là những điểm mà hiệu đường đi của 2 sóng từ nguồn truyền tới = 1 số nguyên lần bước sóng + Những điểm dđ với b/độ cực đại gọi là những điểm cực đại giao thoa 4 GV : LÊ HỒNG QUÂN THPT : TRÂN NHÂN TÔNG + Quỹ tích những điểm cực đại dao thoa là những đường hipepol nhận 2 nguồn làm tiêu điểm, chúng được gọi là vân cực đại giao thoa  Nếu 2 dao động ngược pha  Nhận xét: + Những điểm mà hiệu đường đi là 1 số bán nguyên lần thì dđ với b/độ cực tiểu (A M =0, đứng yên) gọi là những điểm cực tiểu giao thoa + Tập hợp những điểm cực tiểu giao thoa là đường hipepol mà 2 nguồn là tiêu điểm, những đường này gọi là những vân giao thoa cực tiểu + Vân giao thoa vực tiểu nằm xen kẽ với vân cực đại giao thoa + Khoảng giữa 2 nguồn CĐ(hay CT) liên tiếp trên đường thẳng nối 2 nguồn dđ cùng pha = + Khoảng cách giữa 1 cực đại và 1 cực tiểu liên tiếp là 4. Đ/n giao thoa: Giao thoa sóng là hiện tượng 2 sóng kết hợp khi gặp nhau tại những điểm xác định, luôn luôn làm tăng cường nhau hoặc làm yếu nhau 5. Ứng dụng:  Hiện tượng giao thoa là hiện tượng đặc trưng của sóng, tức là mọi quá trình sóng đều có thể gây ra hiện tượng giao thoa  Nhiều khi vì những lí do khác nhau ta không thể quan sát được quá trình sóng, nhưng nếu phát hiện ra hiện tượng giao thoa thì có thể KL đó là quá trình sóng 6. Tính số CĐ,CT giao thoa trên đoạn AB TH1: TH2: =2n IV SÓNG ÂM, NGUỒN NHẠC ÂM 1. Sóng âm: là các sóng cơ truyền trong các môi trường khí ,lỏng, rắn Trong chất khi và chất lỏng , sóng âm là sóng dọc vì lực đàn hồi chỉ xuất hiện khi có biến dạng nén dãn Trong chất rắn, sóng âm gồm cả sóng ngang và sóng dọc vì lực đàn hồi xuất hiện cả khi có biến dạng lệch và biến dạng nén, dãn 2. Nhạc âm và tạp âm:  Nhạc âm là những âm có tần số xác định  Tạp âm là những âm có tần số không xác định 3. Đặc trưng của âm a. Độ cao của âm 5 GV : LÊ HỒNG QUÂN THPT : TRÂN NHÂN TÔNG  Âm có tần số lớn gợi là âm cao (thanh) và âm có tân số nhỏ gọi là âm thấp (trầm)  Tai người có khả năng cảm nhận âm có tần số trong khoảng từ 16Hz đến 20000 Hz. Âm có tần số lớn hơn 20000Hz gọi là siêu âm. Âm có tần số nhỏ hơn 16Hz gọi là hạ âm  Độ cao của âm là đặc trưng sinh lí của âm gắn liền với tần số âm b. Âm sắc  Âm sắc của âm là đặc trưng sinh lí của âm giúp ta phân biệt được âm do các nguồn khác nhau phát ra. Âm sác có liên quan mật thiết với đồ thị dao động âm c. Độ to của âm, cường độ âm, mức cường độ âm  Cường độ âm là năng lượng được sóng âm truyền qua 1 đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền sóng trong 1 đơn vị thời gian (KH: l). Đơn vị cường độ âm W/m 2  Mức cường dộ âm (KH: L) Đơn vị Ben(B) hoặc (dB) hoặc I 0 : cường độ âm chuẩn, I: cường độ âm  Âm có cường dộ âm càng lớn thì ta cảm giác nghe âm càng to. Độ to của âm không tỉ lệ thuận với cường đọ âm  Độ to của âm là đặc trưng sinh lí của âm gắn liền với đặc trưng sinh lí của âm gắn liền với đặc trưng vật lí mức cường dộ âm. 4. Nguồn nhạc âm a. Dây đàn có 2 đầu cố định: Chú ý: Tốc độ truyền sóng trên dây Vậy mật độ dài là khối lượng của 1 m chiều dài trên dây b. Ống sáo: 5. Hiệu ứng Doppler a. Đ/n: Hiệu ứng Doppler la sự thay đổi tần số sóng do nguồn sóng chuyển động tương đối so với máy thu b. Công thức liên hệ giữa tần số âm thu được f’ và tần số âm do nguồn phát ra f: Gọi v là tốc độ truyền âm, v M là tốc độ của máy thu, v S là tốc độ của nguồn âm. Ta có: 6 GV : LÊ HỒNG QUÂN THPT : TRÂN NHÂN TÔNG Chú ý: Khi tần số thu được thay đổi so với tần số âm phát ra thì bước sóng thu được cũng thay đổi Nguồn cđ ra xa: Nguồn cđ lại gần: Chú ý:  Khi nguồn âm và máy thu lại gần thì tần số âm thu được tăng dần (f > f’)  Khi nguồn âm và máy thu ra xa thì tần số âm thu được giảm dần (f < f’) 7 . NHÂN TÔNG CHƯƠNG 3: SÓNG CƠ I SÓNG CƠ, PHƯƠNG TRÌNH SÓNG 1 Định nghĩa: Sóng cơ là nhũng dao động cơ lan truyền trong một môi trường. 2 Phân loại: 2 loại  Sóng ngang: là sóng mà các phần tử. sóng: Sóng phản xạ cùng tần số, cùng bước sóng với sóng tới. Nếu:  Đầu phản xạ cố định: sóng phản xạ và sóng tới ngược pha nhau  Đầu phản xạ tự do : sóng phản xạ và sóng tới cùng pha 2. Sóng. - Nếu sóng truyền theo đường thẳng (sóng dây)thì biên độ sóng ko đổi - Nếu sóng truyền trong mp (sóng phẳng)thì biên độ sóng giảm tỉ lệ nghịch với căn bậc 2 của điểm đó tới nguồn. - Nếu sóng truyền