Bài 14. Sóng cơ. Phương trình sóng

Bài 14. Sóng cơ. Phương trình sóng tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các lĩ...

Bài 14:

Sóng cơ Phương trình sóng

Nội dung bài học

1 Hiện tượng sóng

2 Những đại lượng đặc trưng của chuyển động sóng

3 Phương trình sóng

1 Hiện tượng sóng

a Quan sát

b Khái niệm sóng cơ

c Giải thích sự tạo thành sóng cơ

Sóng được tạo ra như thế

nào???

1 Hiện tượng sóng

a Quan sát

Một giọt nước rơi xuống mặt nước Trên mặt nước xuất hiện những vòng tròn đồng tâm lồi, lõm xen kẽ

lan rộng dần tạo thành sóng mặt nước

Có thể tạo sóng mặt nước trong một thiết bị bằng kính hình hộp chữ nhật (H.14.1) gọi là kênh tạo sóng

Chú ý: Khi sóng cơ truyền đi chỉ có pha dao động (trạng thái dao động) của các phần tử vật chất lan truyền còn các phần

tử vật chất chỉ dao động xung quanh vị trí cân bằng cố định

1 Hiện tượng sóng

b Khái niệm sóng cơ

* Sóng cơ là dao động cơ lan truyền trong một môi trường

- Khi các phần tử của môi trường dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng, ta gọi đó là sóng ngang

t = 0

t =

4 T

- Sóng cơ được tạo thành do giữa các phần tử vật chất môi trường có lực liên kết đàn hồi.

- Khi lực liên kết đàn hồi xuất hiện biến dạng lệch thì môi trường truyền sóng ngang, khi lực liên kết đàn hồi xuất hiện biến dạng dãn, nén thì môi trường truyền sóng dọc

- Sóng ngang chỉ truyền trong môi trường rắn và lỏng

- Sóng dọc truyền được trong cả ba môi trường vật chất rắn, lỏng và khí. 

* Chú ý : 

• Các môi trường rắn, lỏng, khí được gọi là môi trường vật chất.

• Sóng cơ không truyền được trong chân không

1 Hiện tượng sóng

c Giải thích sự tạo thành sóng cơ

T 4

T 2

3T 4

2 Những đại lượng đặc trưng của chuyển động sóng

2 Những đại lượng đặc trưng của chuyển động sóng

a Chu kì, tần số sóng

Tất cả các phần tử của môi trường đều dao động với cùng chu kì và tần số bằng chu kì, tần số của nguồn dao động gọi là chu kì và tần số của sóng

2 Những đại lượng đặc trưng của chuyển động sóng

b Biên độ sóng

Biên độ sóng tại mỗi điểm trong không gian chính là biên độ dao động của các phần tử môi trường tại điểm đó

2 Những đại lượng đặc trưng của chuyển động sóng

-Là tốc độ truyền pha của dao động.

- Tốc độ truyền sóng phụ thuộc vào bản chất của môi trường truyền (tính đàn hồi và mật độ môi trường)

- Tốc độ truyền sóng trong các môi trường giảm theo thứ tự: 

Sóng truyền dao động cho các phần tử của môi trường nghĩa là truyền cho chúng một năng lượng

Quátrìnhtuyềnsónglàquátrìnhtruyềnnănglượng

 

2 Những đại lượng đặc trưng của chuyển động sóng

e Năng lượng sóng

3 Phương trình sóng

a Lập phương trình

b Một số tính chất của sóng suy ra từ phương trình sóng

Phương trình sóng là phương trình xác định li độ u của mỗi phần tử của môi trường tại điểm có toạ độ x vào một thời điểm t bất kì

* Xét trường hợp sóng ngang truyền dọc theo một đường thẳng Ox Bỏ qua mọi lực cản.

* Chọn : - Trục tọa độ Ox là đường truyền sóng

- Gốc tọa độ O là điểm bắt đầu truyền dao động

- Chiều dương là chiều truyền sóng

- Gốc thời gian t = 0 là lúc bắt đầu truyền dao động

+ v là vận tốc truyền sóng

+ Thời gian sóng truyền từ O đến M : t = x/v

3 Phương trình sĩng

a Lập phương trình

Phương trình dao động tại O:

u0(t) = Acosωt Thời gian sóng truyền từ O đến M là t0= x/vPha dao động ở M vào thời điểm t chính là pha dao động của O vào thời điểm t–t0 Do đó:

uM(t) =Acosω(t–t0) =Acosω(t – x/v) =Acos (ωt –2πx/λ)

x

λ

Vậy: uM(t) = Acos (ωt –2π )

t x 2

x = vt

* Phương trình của sĩng hình sin truyền theo trục ox là:

uM là li độ tại điểm M có tọa độ x vào thời điểm t

)

x - T

t ( 2 cos A

) v

x - t ( cos A

) - ( 2 cos )

(

v

x t A

 Tính tuần hoàn theo thời gian

3 Phương trình sóng

b Một số tính chất của sóng suy ra từ phương trình sóng

 Tính tuần hoàn theo không gian

) - ( 2 cos )

(

v

x t A

-A

2 π ω

P dao động điều hoà theo thời gian với chu kì T =

Đồ thị phụ thuộc uP(t) theo t:

 Tính tuần hoàn theo thời gian:

Dao động của P cách tâm O một đoạn d có phương trình:

λuM(x,t0) = uM(x) = Acos (ωt0 –2π )

x + λ λ

Vị trí của tất cả các điểm trên dây tại thời điểm cụ thể t0 định bởi phương trình:

 Tính tuần hoàn theo không gian:

-A

vt0

Suy ra hàm số: uM(x) có chu kì là λ, tức là các điểm nằm

trên sợi dây cách nhau bằng số nguyên là bước sóng thì

dao động cùng pha

3 Phương trình sóng

b Một số tính chất của sóng suy ra từ phương trình sóng

- Sóng cơ được tạo thành do giữa các phần tử vật chất môi trường có lực liên kết đàn hồi.

- Khi lực liên kết đàn hồi xuất hiện biến dạng lệch thì môi trường truyền sóng ngang, khi lực liên kết đàn hồi xuất hiện biến dạng dãn, nén thì môi trường truyền sóng dọc

- Sóng ngang chỉ truyền trong môi trường rắn và lỏng

- Sóng dọc truyền được trong cả ba môi trường vật chất rắn, lỏng và khí. 

4 Củng cố

 Câu hỏi

2 Sóng dọc và sóng ngang khác nhau ở chỗ nào?

 Sóng dọc và sóng ngang khác nhau ở phương dao động so với phương truyền sóng:

 Khi các phần tử của sóng dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng thì đó là sóng ngang

 Khi phương dao động theo phương trùng với phương truyền sóng thì đó là sóng dọc

(

v

x t A

2 π ω

P dao động điều hoà theo thời gian với chu kì T =

 Tính tuần hoàn theo thời gian

Dao động của P cách tâm O một đoạn d có phương trình:

d

λ

uP (t) = Acos (ωt –2π )

(

v

x t A

Vị trí của tất cả các điểm trên dây tại thời điểm cụ thể t0 định bởi phương trình:

 Tính tuần hoàn theo không gian

Suy ra hàm số: uM(x) có chu kì là λ, tức là các điểm nằm trên sợi dây cách nhau bằng số nguyên là bước sóng thì dao động cùng pha

1 Sóng cơ Khái niệm

Phân loại

2 Những đại lượng đặc trưng của sóng

Chu kỳ, tần số Biên độ Bước sóng Tốc độ truyền sóng Năng lượng

v

x t A

Nội dung cần nắm