Tổng hợp Lý thuyết Sóng cơ học ôn thi THPT QG 2017 môn Vật lý

Vững vàng tảng, Khai sáng tương lai I.SÓNG CƠ VÀ SỰ TRUYỀN SĨNG CƠ : 1.Sóng cơ- Định nghĩa- phân loại + Sóng dao động lan truyền mơi trường + Khi sóng truyền có pha dao động phần tử vật chất lan truyền phần tử vật chất dao động xung quanh vị trí cân cố định + Sóng ngang sóng phần tử mơi trường dao động theo phương vng góc với phương truyền sóng Ví dụ: sóng mặt nước, sóng sợi dây cao su + Sóng dọc sóng phần tử mơi trường dao động theo phương trùng với phương truyền sóng Ví dụ: sóng âm, sóng lị xo 2.Các đặc trưng sóng hình sin + Biên độ sóng A: biên độ dao động phần tử mơi trường có sóng truyền qua + Chu kỳ sóng T: chu kỳ dao động phần tử mơi trường sóng truyền qua + Tần số f: đại lượng nghịch đảo chu kỳ sóng : f = T + Tốc độ truyền sóng v : tốc độ lan truyền dao động mơi trường + Bước sóng : quảng đường mà sóng truyền chu kỳ  = vT = v f +Bước sóng  khoảng cách hai điểm gần phương truyền sóng dao động pha +Khoảng cách hai điểm gần phương truyền sóng mà dao động ngược pha W: www.hoc247.net F: www.facebook.com/hoc247.net T: 098 1821 807 Trang | Vững vàng tảng, Khai sáng tương lai λ +Khoảng cách hai điểm gần phương truyền sóng mà dao động vuông pha λ +Khoảng cách hai điểm phương truyền sóng mà dao động pha là: k +Khoảng cách hai điểm phương truyền sóng mà dao động ngược pha là: λ (2k+1) +Lưu ý: Giữa n đỉnh (ngọn) sóng có (n - 1) bước sóng 2λ λ A E B I Phương truyền sóng H F D J C G Phương trình sóng: a.Tại nguồn O: uO =Aocos(t) u b.Tại M phương truyền sóng: sóng x uM=AMcos(t- t) O M Nếu bỏ qua mát lượng q trình truyền sóng biên độ sóng O M nhau: Ao = AM = A Thì: uM =Acos(t - x t x x ) =Acos 2(  ) Với t x/v T  v c.Tổng quát: Tại điểm O: uO = Acos(t + ) d.Tại điểm M cách O đoạn x phương truyền sóng x O W: www.hoc247.net x M F: www.facebook.com/hoc247.net T: 098 1821 807 Trang | Vững vàng tảng, Khai sáng tương lai * Sóng truyền theo chiều dương trục Ox thì: x v uM = AMcos(t +  -  ) = AMcos(t +  - 2 x  t  x/v ) * Sóng truyền theo chiều âm trục Ox thì: x v uM = AMcos(t +  +  ) = AMcos(t +  + 2 x  ) -Tại điểm M xác định mơi trường sóng: x =const; uM hàm điều hòa theo t với chu kỳ T -Tại thời điểm xác định t= const ; uM hàm biến thiên điều hịa theo khơng gian x với chu kỳ  e Độ lệch pha hai điểm cách nguồn khoảng xM, xN: MN   xN  xM x  xM  2 N v  +Nếu điểm M N dao động pha thì: MN  2k  2 xN  xM   2k  xN  xM  k  (kZ) +Nếu điểm M N dao động ngược pha thì: MN  (2k  1)  2 xN  xM   (2k  1)  xN  xM  (2k  1) ( k  Z )  +Nếu điểm M N dao động vng pha thì: x x    MN  (2k  1)  2 N M  (2k  1)  xN  xM  (2k  1) ( k  Z )  -Nếu điểm M N nằm phương truyền sóng cách khoảng x thì: x x     2 v  (Nếu điểm M N phương truyền sóng cách khoảng d :  = d2 d1 2d )  d N M - Vậy điểm M N phương truyền sóng sẽ: + dao động pha khi: d = k + dao động ngược pha khi: d = (2k + 1)  + dao động vuông pha khi: d = (2k + 1)  W: www.hoc247.net F: www.facebook.com/hoc247.net T: 098 1821 807 Trang | Vững vàng tảng, Khai sáng tương lai với k = 0, ±1, ±2 Lưu ý: Đơn vị x, x1, x2,d,  v phải tương ứng với f Trong tượng truyền sóng sợi dây, dây kích thích dao động nam châm điện với tần số dịng điện f tần số dao động dây 2f II GIAO THOA SÓNG Điều kiện để có giao thoa: Hai sóng hai sóng kết hợp tức hai sóng tần số có độ lệch pha khơng đổi theo thời gian (hoặc hai sóng pha) Lý thuyết giao thoa: Giao thoa hai sóng phát từ hai nguồn sóng kết hợp S1, S2 cách khoảng l: +Phương trình sóng nguồn :(Điểm M cách hai nguồn d1, d2) u1  Acos(2 ft  1 ) u2  Acos(2 ft  2 ) M +Phương trình sóng M hai sóng từ hai nguồn truyền tới: u1M  Acos(2 ft  2 d1  1 ) u2 M  Acos(2 ft  2 d2  2 )   +Phương trình giao thoa sóng M: uM = u1M + u2M d  d 1  2   d  d    uM  Acos   cos  2 ft           d1 S1 d2 S2  d  d   +Biên độ dao động M: AM  A cos     với   2  1    2.1.Tìm số điểm dao động cực đại, số điểm dao động cực tiểu hai nguồn: Cách : * Số cực đại:  l  l   k   2  2 l  l  k    2  2 * Số cực tiểu:    (k  Z) (k  Z) Cách 2: Ta lấy: S1S2/ = m,p (m nguyên dương, p phần phân sau dấu phảy) Số cực đại là: 2m +1( hai nguồn pha) Số cực tiểu là:+Trường hợp 1: Nếu p Số giá trị nguyên k thoả mãn biểu thức số đường cần tìm 2.5.Tìm số điểm dao động cực đại, dao động cực tiểu hai điểm M N: Các công thức tổng quát : a Độ lệch pha hai sóng từ hai nguồn đến M là: M  2 M  1M  với 2  N M (d1  d )   (1) C d1M   2  1 d2N d1N d2M b Hiệu đường sóng từ hai nguồn đến M là: (d1  d )  ( M   )  2 S1 S2 (2) -Chú ý: +   2  1 độ lệch pha hai sóng thành phần nguồn so với nguồn + M  2 M  1M độ lệch pha hai sóng thành phần M nguồn so với nguồn , sóng từ nguồn nguồn truyền đến c Số điểm (đường) dao động cực đại, cực tiểu hai điểm M, N thỏa mãn : dM  (d1  d )  (M   )   dN 2 (3) ( Hai điểm M, N cách hai nguồn d1M, d2M, d1N, d2N ) Ta đặt dM= d1M - d2M ; dN = d1N - d2N, giả sử: dM < dN Với số giá trị nguyên k thỏa mãn biểu thức số điểm (đường) cần tìm hai điểm M N Chú ý: Trong công thức (3) Nếu M N trùng với nguồn khơng dủng dấu BẰNG (chỉ dùng dấu < ) Vì nguồn điểm đặc biệt điểm cực đại cực tiểu! d.Tìm số đường dao động cực đại không dao động hai điểm M, N Hai điểm M, N cách hai nguồn d1M, d2M, d1N, d2N Đặt dM = d1M - d2M ; dN = d1N - d2N giả sử dM < dN W: www.hoc247.net F: www.facebook.com/hoc247.net T: 098 1821 807 Trang | Vững vàng tảng, Khai sáng tương lai + Hai nguồn dao động pha: * Cực đại: dM < k < dN * Cực tiểu: dM < (k+0,5) < dN + Hai nguồn dao động ngược pha: * Cực đại: dM < (k+0,5) < dN * Cực tiểu: dM < k < dN Số giá trị nguyên k thoả mãn biểu thức số đường cần tìm III SĨNG DỪNG - Định Nghĩa: Sóng dừng sóng có nút(điểm ln đứng n) bụng (biên độ dao động cực đại) cố định khơng gian - Ngun nhân: Sóng dừng kết giao thoa sóng tới sóng phản xạ, sóng tới sóng phản xạ truyền theo phương Một số ý * Đầu cố định đầu dao động nhỏ nút sóng Đầu tự bụng sóng * Hai điểm đối xứng với qua nút sóng ln dao động ngược pha * Hai điểm đối xứng với qua bụng sóng ln dao động pha * Các điểm dây dao động với biên độ không đổi  lượng không truyền * Bề rông bụng 4A, A biên độ sóng tới sóng phản xạ * Khoảng thời gian hai lần sợi dây căng ngang (các phần tử qua VTCB) nửa chu kỳ Điều kiện để có sóng dừng sợi dây dài l:  * * Hai đầu nút sóng: l  k (k  N ) Q P Số bụng sóng = số bó sóng = k ; Số nút sóng = k + Một đầu nút sóng cịn đầu bụng sóng:  l  (2k  1) (k  N ) k Số bó (bụng) sóng nguyên = k; Số bụng sóng = số nút sóng =k+1 Đặc điểm sóng dừng: -Khoảng cách nút bụng liền kề -Khoảng cách nút bụng liền kề  P Q  k W: www.hoc247.net F: www.facebook.com/hoc247.net T: 098 1821 807 Trang | Vững vàng tảng, Khai sáng tương lai  -Khoảng cách hai nút (bụng, múi) sóng : k -Tốc độ truyền sóng: v = f =  T Phương trình sóng dừng sợi dây (đầu P cố định dao động nhỏ nút sóng) * Đầu Q cố định (nút sóng): Phương trình sóng tới sóng phản xạ Q: uB  Acos2 ft u 'B   Acos2 ft  Acos(2 ft   ) Phương trình sóng tới sóng phản xạ M cách Q khoảng d là: uM  Acos(2 ft  2 d d ) u 'M  Acos(2 ft  2   Phương trình sóng dừng M: uM  uM  u 'M  )   d   )cos(2 ft  )  Asin(2 )cos(2 ft  )  2  d  d Biên độ dao động phần tử M: AM  A cos(2  )  A sin(2 )   uM  Acos(2 d * Đầu Q tự (bụng sóng): Phương trình sóng tới sóng phản xạ Q: uB  u 'B  Acos2 ft Phương trình sóng tới sóng phản xạ M cách Q khoảng d là: uM  Acos(2 ft  2 d  ) u 'M  Acos(2 ft  2 d  ) d Phương trình sóng dừng M: uM  uM  u 'M ; uM  Acos(2 )cos(2 ft )  d Biên độ dao động phần tử M: AM  A cos(2 )  Lưu ý: * Với x khoảng cách từ M đến đầu nút sóng biên độ: AM  A sin(2 x  ) x * Với x khoảng cách từ M đến đầu bụng sóng biên độ: AM  A cos(2 )  IV SĨNG ÂM Sóng âm: Sóng âm sóng truyền mơi trường khí, lỏng, rắn.Tần số sóng âm tần số âm +Âm nghe có tần số từ 16Hz đến 20000Hz gây cảm giác âm tai người +Hạ âm : Những sóng học tần số nhỏ 16Hz gọi sóng hạ âm, tai người khơng nghe +siêu âm :Những sóng học tần số lớn 20000Hz gọi sóng siêu âm , tai người không nghe W: www.hoc247.net F: www.facebook.com/hoc247.net T: 098 1821 807 Trang | Vững vàng tảng, Khai sáng tương lai Các đặc tính vật lý âm a.Tần số âm: Tần số của sóng âm tần số âm b.+ Cường độ âm: I= P W P = Cường độ âm điểm cách nguồn đoạn R: I= 4 R tS S Với W (J), P (W) lượng, cơng suất phát âm nguồn.S (m2) diện tích mặt vng góc với phương truyền âm (với sóng cầu S diện tích mặt cầu S=4πR2) + Mức cường độ âm: L(B) = lg I I0 => L(dB) = 10.lg I  10 L I0 Hoặc I I I I I => L2 - L1 = lg  lg  lg   10L  L I0 I0 I0 I1 I1 Với I0 = 10-12 W/m2 gọi cường độ âm chuẩn f = 1000Hz Đơn vị mức cường độ âm Ben (B), thường dùng đềxiben (dB): 1B = 10dB c.Âm hoạ âm : Sóng âm nhạc cụ phát tổng hợp nhiều sóng âm phát lúc Các sóng có tần số f, 2f, 3f, ….Âm có tần số f hoạ âm bản, âm có tần số 2f, 3f, … hoạ âm thứ 2, thứ 3, … Tập hợp hoạ âm tạo thành phổ nhạc âm nói -Đồ thị dao động âm : nhạc âm nhạc cụ khác phát hồn tồn khác Các nguồn âm thường gặp: +Dây đàn: Tần số đàn phát (hai đầu dây cố định  hai đầu nút sóng) f k v ( k  N*) 2l Ứng với k =  âm phát âm có tần số f1  v 2l k = 2,3,4… có hoạ âm bậc (tần số 2f1), bậc (tần số 3f1)… +Ống sáo: Tần số ống sáo phát (một đầu bịt kín (nút sóng), đầu để hở (bụng sóng)  ( đầu nút sóng, đầu bụng sóng) f  (2k  1) v v ( k  N) Ứng với k =  âm phát âm có tần số f1  4l 4l k = 1,2,3… có hoạ âm bậc (tần số 3f1), bậc (tần số 5f1)… W: www.hoc247.net F: www.facebook.com/hoc247.net T: 098 1821 807 Trang | 10 Vững vàng tảng, Khai sáng tương lai Vững vàng tảng, Khai sáng tương lai Website Hoc247.vn cung cấp môi trường học trực tuyến sinh động, nhiều tiện ích thơng minh, nội dung giảng biên soạn công phu giảng dạy giáo viên nhiều năm kinh nghiệm, giỏi kiến thức chuyên môn lẫn kỹ sư phạm đến từ trường Đại học trường chuyên danh tiếng I Luyện Thi Online Học lúc, nơi, thiết bi – Tiết kiệm 90% - Luyên thi ĐH, THPT QG với đội ngũ GV Giỏi, Kinh nghiệm từ Trường ĐH THPT danh tiếng - H2 khóa tảng kiến thức lun thi mơn: Tốn, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học Sinh Học - H99 khóa kỹ làm luyện đề thi thử: Toán,Tiếng Anh, Tư Nhiên, Ngữ Văn+ Xã Hội II Lớp Học Ảo VCLASS Học Online Học lớp Offline - Mang lớp học đến tận nhà, phụ huynh khơng phải đưa đón học - Lớp học qua mạng, tương tác trực tiếp với giáo viên, huấn luyện viên - Học phí tiết kiệm, lịch học linh hoạt, thoải mái lựa chọn - Mỗi lớp từ đến 10 HS giúp tương tác dễ dàng, hỗ trợ kịp thời đảm bảo chất lượng học tập Các chương trình VCLASS: - Bồi dưỡng HSG Tốn: Bồi dưỡng phân mơn Đại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học Tổ Hợp dành cho học sinh khối lớp 10, 11, 12 Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm: TS Lê Bá Khánh Trình, TS Trần Nam Dũng, TS Pham Sỹ Nam, TS Lưu Bá Thắng, Thầy Lê Phúc Lữ, Thầy Võ Quốc Bá Cẩn đơi HLV đạt thành tích cao HSG Quốc Gia - Luyện thi vào lớp 10 chun Tốn: Ơn thi HSG lớp luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán trường PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An trường Chuyên khác TS.Trần Nam Dũng, TS Pham Sỹ Nam, TS Trịnh Thanh Đèo Thầy Nguyễn Đức Tấn - Hoc Toán Nâng Cao/Toán Chuyên/Toán Tiếng Anh: Cung cấp chương trình VClass Tốn Nâng Cao, Tốn Chun Tốn Tiếng Anh danh cho em HS THCS lớp 6, 7, 8, III Uber Toán Học Học Toán Gia Sư Kèm Online - Gia sư Toán giỏi đến từ ĐHSP, KHTN, BK, Ngoại Thương, Du hoc Sinh, Giáo viên Toán Giảng viên ĐH Day kèm Toán câp độ từ Tiểu học đến ĐH hay chương trình Tốn Tiếng Anh, Tú tài quốc tế IB,… - Học sinh lựa chọn GV u thích, có thành tích, chun mơn giỏi phù hợp - Nguồn học liệu có kiểm duyệt giúp HS PH đánh giá lực khách quan qua kiểm tra độc lập - Tiết kiệm chi phí thời gian hoc linh động giải pháp mời gia sư đến nhà W: www.hoc247.net F: www.facebook.com/hoc247.net T: 098 1821 807 Trang | 11 ... nút sóng: l  k (k  N ) Q P Số bụng sóng = số bó sóng = k ; Số nút sóng = k + Một đầu nút sóng cịn đầu bụng sóng:  l  (2k  1) (k  N ) k Số bó (bụng) sóng nguyên = k; Số bụng sóng = số nút sóng. .. Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học Sinh Học - H99 khóa kỹ làm luyện đề thi thử: Toán,Tiếng Anh, Tư Nhiên, Ngữ Văn+ Xã Hội II Lớp Học Ảo VCLASS Học Online Học lớp Offline - Mang lớp học đến tận nhà,... tiếng I Luyện Thi Online Học lúc, nơi, thi? ??t bi – Tiết kiệm 90% - Luyên thi ĐH, THPT QG với đội ngũ GV Giỏi, Kinh nghiệm từ Trường ĐH THPT danh tiếng - H2 khóa tảng kiến thức luyên thi mơn: Tốn,