Tong hop Chuong III Vat ly 12

VL12 Ôn tập chương III SÓNG CƠ HỌC – ÂM HỌC A SỰ LAN TRUYỀN SÓNG. 1.Sóng cơ học là gì? Sóng cơ học là những dao động đàn hồi lan truyền trong môi trường vật chất theo thời gian. 2. Giải thích hiện tượng sóng. Giữa các phần tử vật chất có những lực liên kểt đàn hồi. Khi một phần tử A dao động , lực liên kết kéo các phần tử kế bên dao động theo (dao động cưỡng bức) nhưng chậm pha hơn một chút. Lực này cũng kéo A về vị trí cũ. Lực liên kết đóng vai trò như lực đàn hồi trong con lắc lò xo. Trong môi trường có sóng lan truyền, chỉ có trạng thái dao động , tức là pha của dao động truyền đi, còn bản thân các phần tử dao động tại chỗ. *Các loại sóng cơ học. Có hai loại sóng cơ học: a) Sóng ngang: Sóng có phương dao động vuông góc với phương truyền sóng ( VD sóng trên mặt nước). Sóng ngang truyền được trong môi trường rắn và trên mặt chất lỏng. b) Sóng dọc: Sóng có phương dao động trùng với phương truyền sóng (VD: sóng âm).Sóng âm truyền được trong môi trường rắn, lỏng và khí. 4. Các đại lượng đặc trưng của sóng. a) Chu kỳ T: Chu kỳ T là chu kỳ dao động chung của các phần tử vật chất có sóng truyền qua và bằng chu kỳ dao động của nguồn sóng. b) Tần số f: Tần số f của sóng là tần số dao động chung của các phần tử vật chất có sóng truyền qua và bằng tần số dao động của nguồn sóng. Chu kỳ T và tần số f không phụ thuộc vào môi trường truyền sóng nó luôn luôn bằng chu kỳ và tần số C. GIAO THOA SÁNG. 1. Định nghĩa. a) Các nguồn kết hợp. Là các nguồn dao động cùng tần số, cùng pha hoặc có độ lệch pha không thay đổi. b) Các sóng kết hợp. Các sóng do các nguồn kết hợp phát ra. Sự giao thoa của sóng là sự tổng hợp của hai hay nhiều sóng kết hợp trong không gian.Trong đó có những chỗ cố định mà biên độ sóng được tăng. c) Hiện tượng dao thoa. cường hoặc giảm bớt. 2. Công thức vị trí các điểm biên độ cực đại, cực tiểu. Tại hai nguồn A và B dao động giống nhau: u = acos ωt. Một điểm M cách A, B những khoảng d 1 , d 2 phương trình dao động tại M do các sóng truyền từ A và B tới M lần lượt là : - u A = A 1 cos ω(t-d 1 /v) - u B = A 2 cos ω(t-d 2 /v) Dao động tại M là dao động tổng hợp hai dao động này, biên độ dao động phụ thuộc độ lệch pha hai dao động thành phần: a) Vị trí các điểm biên độ cực đại : λ kdd =− 21 (k = 0,1,2…) thì Δφ = 2kπ hai sóng cùng pha nên biên độ dao động cực đại. Quỹ tích của chúng là họ các đường hypebol có tiêu điểm là A và B, bao gồm các đường trung trực của đoạn AB. b) Vị trí các điểm biên độ cực tiểu hay đứng yên. 2 ).12( 21 λ +=− kdd (k = 0,1,2…) thì πϕ )12( +=∆ k hai sóng ngược pha nhau nên biên độ dao động cực tiểu hoặc bằng  Huỳnh Minh Cảnh Trang 1 ϕ ∆ = ω v dd 1 . 21 − VL12 Ôn tập chương III không. Quỹ tích của chúng là họ các đường hypebol có tiêu điểm là A và B. Tại các điểm khác nhau thì biên độ sóng có giá trị trung gian. Lưu ý: Nếu hai dao động khác pha nhau thì kết quả trên không còn đúng. Nếu hai dao động ngược pha nhau thì kết quả ngược lại. B. SÓNG DỪNG. 1. Định nghĩa: Khi một sóng tới và một sóng phản xạ của nó truyền theo cùng một phương thì chúng giao thoa với nhau. Kết quả là trên phương truyền sóng có những điểm cố định mà các phần tử vật chất tại đó luôn luôn dao động với biên độ cực đại (gọi là bụng) và những điểm cố định mà các phần tử vật chất tại đó luôn luôn đứng yên, không dao động (gọi là nút). Các dao động này tạo thành một sóng không truyền trong không gian gọi là Sóng Dừng. (Hai sóng thành phần vẫn truyền theo hai chiều ngược nhau). Vậy: Sóng dừng là sóng có các nút và các bụng cố định trong không gian. Hai nút hoặc hai bụng liên tiếp nhau cách nhau một đoạn λ/2. 2. Điều kiện để có sóng dừng. a) Nếu hai đầu là hai nút hoặc hai bụng: l là chiều dài của sợi dây, ta có: 2 λ kl = , ( k ) + ∈ Z . b) Nếu một đầu là nút và một đầu bụng thì 2 ).2/1( λ += kl ( k )N ∈ Chú ý: Đầu giới hạn cố định của sợi dây là một nút, nguồn sóng được xem là một nút. Đầu giới hạn tự do là một bụng. 3. Ứng dụng: Hiện tượng sóng dừng cho phép ta đo bước sóng λ một cách chính xác. Tần số của sóng cũng được xác định một cách đơn giản. Do đó, hiện tượng sóng dừng cho ta một ohương pháp đơn giản xác định vận tốc truyền sóng bằng cách đo λ và f. f v λ = C. SÓNG ÂM. 1. Sóng âm là gì? - Nguồn âm: Vật dao động phát ra âm. - Dao động âm: Nhứng dao động có tần số : 16Hz Hzf 000.20 ≤≤ . - Sóng đàn hồi có tần số Hzf 16 < gọi là hạ âm. Sóng đàn hồi có tần số Hzf 000.20 > gọi là Siêu âm. - Về bản chất vật lý, sóng âm, sóng hạ âm, sóng siêu âm không có gì khác nhau, và cũng không khác sóng cơ học khác. Sự phân biệt như trên là dựa trên khả năng cảm thụ các sóng cơ học của tai người, do các đặc tính sinh lý của tai người quyết định. Vì vậy người ta phân biệt đặc tính vật lý và đặc tính sinh lý của âm. 2. Sự truyền âm, vận tốc truyền âm. - Sóng âm truyền được trong môi trường rắn, lỏng, khí, nhưng không truyền được trong môi trường chân không. - Vận tốc truyền âm phụ thuộc vào tính đàn hồi, mật dộ của môi trường và nhiệt độ. Nói chung vận tốc truyền âm trongmôi trường rắn lớn hơn trong môi trường lỏng và lớn hơn trong môi trường khí. - Những vật liệu như bông, nhung, xốp… truyền âm kém vì tính đàn hồi của chúng kém. Chúng được dùng để làm vật liệu cách âm. 3. Những hiện tượng đặc trưng của âm. a) Nhạc âm và tạp âm. - Nhạc âm: Những âm có tần số xác định, cúng gây ra cảm giác êm ái, dễ chịu. - Tạp âm (hay tiếng ồn): Những âm không có tần số xác định. b) Độ cao của âm. Độ cao của âm là một đặc tính sinh lý của âm, nó phụ thuộc vào đặc tính vật lý của âm là tần số. Tần số  Huỳnh Minh Cảnh Trang 2 VL12 Ôn tập chương III càng lớn thì âm càng cao, tần số càng nhỏ thì âm càng trầm. c) Âm sắc: Âm sắc là một đặc tính sinh lý của âm, nó phụ thuộc vào đặc tính vật lý của âm là tần số và biên độ. Sóng âm do các nhạc cụ phát ra là tổng hợp của nhiều sóng âm phát ra cùng một lúc. Các sóng âm này có tần số f, 2f, 3f…và có các biên độ A 1 ,A 2 ,A 3 ,…rất khác nhau. Âm có tần số f là âm cơ bản, âm có tần số 2f, 3f,…gọi là âm thứ hai, thứ ba…. Dao động tổng hợp là dao động tuần hoàn có tần số f nhưng không điều hoà. Đường biểu diễn không phải là đường hình sin mà là một đường tuần hoàn có hình dạng phức tạp. Tuỳ theo cấu trúc của các nhạc cụ mà trong các hoạ âm có cái biên độ lớn, có cái biên độ nhỏ nên âm của các nhạc cụ có đường biểu diễn khác nhau. Mỗi dạng đường biểu diễn ứng với một âm sắc nhất định. 4. Cường độ âm, mức cường độ âm. a) Cường độ âm: Cường độ âm là năng lượng được sóng âm truyền trong một đơn vị thời gian qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền âm. Đơn vị cường độ âm là W/m 2 . b) Mức cường độ âm: Mức cường độ âm là lôga thập phân của tỉ số I/I 0 . Trong đó, I 0 là cường độ âm được chọn làm chuẩn. Đơn vị mức cường độ âm là Ben (ký hiệu B). Khi cường độ âm I lớn hơn cường độ âm chuẩn 10, 10 2 , 10 3 ….lần thì mức cường độ âm bằng 1,2,3…Ben. Khi L=1dB, thì I=1,26I 0 . Đó là mức cường độ âm nhỏ nhất mà tai ta có thể phân biệt được. 5. Độ to của âm. a) Ngưỡng nghe. Là cường độ âm nhỏ nhất còn gây được cảm giác nghe. Ngưỡng nghe phụ thuộc vào tần số âm. Tần số càng lớn ngưỡng nghe càng nhỏ. Do đó, độ to của âm không trùng với cường độ âm. Tai người thính nhất là âm có tần số trong miền 1000 – 5000 Hz và nghe âm cao thính hơn âm trầm. b) Ngưỡng đau. Nếu cường độ âm lớn lên tới 10W/m 2 , đối với mọi tần số, sóng âm gây ra cảm giác nhứt nhối, đau đớn trong tai, giá trị cực đại đó của cường độ âm gọi là ngưỡng đau. Miền nằm giữa ngưỡng nghe và ngưỡng đau gọi là miền nghe được. 6. Hộp cộng hưởng. Dây đàn đóng vai trò vật phát dao động âm. Tần số dao động phụ thuộc vào độ dài , tiết diện, sức căng và chất liệu của dây đàn. Dây đàn có tiết diện nhỏ nên không gây ra được sóng âm đáng kể. Khi dây đàn dao động nó làm cho mặt đàn dao động cùng tần số mặt đàn có tiết diện lớn nên tạo được sóng âm. Bầu đàn đóng vai trò hộp cộng hưởng.Tức là một hộp rỗng có khả năng cộng hưởng với nhiều tần số khác nhau và tăng cường những hoạ âm có tần số đó.Tuỳ theo hình dạng chất liệu của bầu đàn mà mỗi loại đàn có khả năng tăng cường một số hoạ âm nào đó và tạo ra âm sắc đặc trưng của loại đàn đó. Ở người thì thanh quản, khoang miệng, khoang mũi đóng vai trò hộp cộng hưởng.Còn ở ống sáo, kèn thì thân sáo, thân kèn đóng vai trò hộp cộng hưởng.  Huỳnh Minh Cảnh Trang 3 S PE I == S.t 0 lg I I L = . VL12 Ôn tập chương III SÓNG CƠ HỌC – ÂM HỌC A SỰ LAN TRUYỀN SÓNG. 1.Sóng cơ học là gì?. AB. b) Vị trí các điểm biên độ cực tiểu hay đứng yên. 2 ) .12( 21 λ +=− kdd (k = 0,1,2…) thì πϕ )12( +=∆ k hai sóng ngược pha nhau nên biên độ dao động cực