Đại cương sóng cơ học

ĐẠI CƢƠNG VỀ SÓNG CƠ HỌC I Kiến thức Định nghĩa phân loại * Định nghĩa: Sóng lan truyền dao động mơi trường vật chất đàn hồi (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) * Phân loại sóng - 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 ngang truyền mơi trường rắn lỏng - Sóng dọc: sóng phần tử môi trường dao động theo phương trùng với phương truyền sóng Ví dụ: Sóng âm, sóng lò xo Sóng dọc truyền ba mơi trường rắn, lỏng khí Các đại lƣợng đặc trƣng cho sóng a Biên độ sóng (A) * Là biên độ dao động phần tử vật chất mơi trường điểm có sóng truyền qua * Trong điều kiện lý tưởng, khơng có hao hụt lượng q trình truyền sóng, biên độ sóng: - Khơng đổi sóng truyền dọc theo đường thẳng (VD: Sóng truyền sợi dây đàn hồi) - Giảm theo quãng đường truyền sóng sóng truyền mặt phẳng sóng truyền khơng gian (càng xa tâm phát sóng - nguồn sóng, biên độ giảm VD: sóng bề mặt chất lỏng, sóng truyền khơng gian) b Tần số sóng (f) Là tần số dao động phần tử vật chất mơi trường có sóng truyền qua c Chu kỳ sóng (T) * Là chu kỳ dao động phần tử vật chất mơi trường có sóng truyền qua T = f d Bƣớc sóng (λ) * Là khoảng cách gần hai điểm phương truyền sóng mà phần tử vật chất môi trường dao động pha với * Là quãng đường mà sóng lan truyền chu kỳ dao động e Tốc độ truyền sóng (v) * Là tốc độ truyền pha dao động * Tốc độ truyền sóng phụ thuộc vào chất mơi trường truyền (tính đàn hồi mật độ vật chất môi trường) * Tốc độ truyền sóng mơi trường giảm theo thứ tự : Rắn → lỏng → khí    f T g Năng lƣợng sóng * Sóng q trình truyền lượng dao động môi trường hay nói cách khác q trình truyền sóng q trình truyền lượng * Đại lượng: W = mω2 A gọi lượng sóng điểm xét * Chú ý: - Q trình truyền sóng q trình truyền pha dao động, sóng lan truyền đỉnh sóng di chuyển phần tử vật chất mơi trường mà sóng truyền qua dao động xung quanh vị trí cân chúng - Khi quan sát n đỉnh sóng sóng lan truyền quãng đường: S = (n – 1) λ, tương ứng hết quãng thời gian Δt = (n - 1)T v= http://tuyensinh247.com/ 1/2 Phƣơng trình sóng nguồn: u = Acost Tốc độ dao động cực đại: vmax = A II Bài tập ví dụ Ví dụ 1: Một người ngồi bờ biển quan sát thấy khoảng cách hai sóng liên tiếp 5m Ngồi người đếm 20 sóng qua trước mặt 38s a Tính chu kỳ dao động nước biển b Tính vận tốc truyền sóng biển * Hướng dẫn giải: a Thời gian tương ứng để sóng lan truyền quãng đường 19T, theo ta có 19T = 38 → T = 2(s) b Khoảng cách hai sóng liên tiếp bước sóng, λ = 5(m) Tốc độ truyền sóng tính theo cơng thức: v =  = 2,5 (m/s) T Ví dụ 2: Một sóng lan truyền với tần số f = 50Hz, biên độ U0 = 3mm Sóng lan truyền với bước sóng λ = 40cm Tìm: a) Tốc độ truyền sóng b) Tốc độ dao động cực đại phần tử vật chất môi trường * Hướng dẫn giải : a v = λ.f = 40.50 = 200cm/s = 2m/s b vmax = ω.U0 = 2πf.U0 = 2π.50.3.10-3 = 0,3π = 0,942m/s Một số câu hỏi đề thi Đại học gần Câu 1(ĐH 2010): Tại điểm mặt chất lỏng có nguồn dao động với tần số 120Hz, tạo sóng ổn định mặt chất lỏng Xét gợn lồi liên tiếp phương truyền sóng, phía so với nguồn, gợn thứ cách gợn thứ năm 0,5m Tốc độ truyền sóng A 30 m/s B 15 m/s C 12 m/s D 25 m/s HD: 4 = 0,5 m   = 0,125m  v = 15 m/s Câu 2(ĐH 2014): Một sóng truyền sợi dây dài với tốc độ 1m/s chu kỳ 0,5s Sóng có bước sóng là: A 150cm B 100cm C 50cm D 25cm HD:  = v.T = 1.0,5 = 0,5m = 50cm http://tuyensinh247.com/ 2/2