Sóng dừng Người đăng: Snowhite Snowflakes Ngày: 06072017 Trong bài học này, tech12h sẽ cùng các bạn tìm hiểu một hiện tượng vật lí lí thú, đó là hiện tượng Sóng dừng. Nguyên nhân hình thành sóng dừng là gì? Bạn có thể quan sát hiện tượng sóng dừng khi nào sẽ được tech12h trình bày trong bài này. Hi vọng với những phần kiến thức trọng tâm được trình bày rõ ràng và dễ hiểu sẽ giúp bạn nắm vững bài học. Giải bài 9 vật lí 12: Sóng dừng A. Lý thuyết I. Kiến thức trọng tâm Sóng dừng: là sóng truyền trên sợi dây mà có sự xuất hiện của các nút sóng và các bụng sóng. Nút sóng: là những điểm dao động với biên độ bằng 0 (đứng yên, A = 0). Bụng sóng: là những điểm dao động với biên độ cực đại. Nút sóng và bụng sóng là những điểm cố định trong không gian ⇒ sóng dừng. Khoảng cách giữa hai bụng sóng hay giữa hai nút sóng liên tiếp là λ2, khoảng cách giữa bụng và nút sóng liên tiếp là λ4. Khi gặp vật cản cố định, sóng tới và sóng phản xạ ngược pha tại điểm phản xạ. Khi gặp vật cản tự do, sóng tới và sóng phản xạ cùng pha tại điểm phản xạ. Nếu biên độ dao động của nguồn là A thì biên độ dao động của bụng là 2A, bề rộng của bụng sóng là 4A. Khoảng thời gian ngắn nhất (khoảng thời gian giữa 2 lần liên tiếp) để dây duỗi thẳng là ∆t = 0,5T. Nếu nguồn phát là nam châm điện có tần số f, khi xuất hiện sóng dừng thì tần số của sóng dừng là 2f. Nếu nguồn phát là dòng điện xoay chiều có tần số f chạy trong dây kim loại, khi xuất hiện sóng dừng thì tần số của sóng dừng là f. Giữa 2 nút liên tiếp, mọi điểm đều dao động cùng pha và có biên độ không đổi khác nhau. Mọi điểm nằm 2 bên của 1 đều dao động ngược pha. Sóng dừng không có sự lan truyền năng lượng và không có sự lan truyền trạng thái dao động. II. Điều kiện để có sóng dừng trên sợi dây chiều dài l trong từng trường hợp cụ thể Nội dung Dây với hai đầu tự do (hai đầu là bụng sóng) Dây với hai đầu cố định (hai đầu là nút sóng) Dây với một đầu tự do A, một đầu cố định B (một đầu là bụng A, một đầu là nút B) Điều kiện: l=k.λ2, k∈Z. l=k.λ2, k∈Z. l=(k+12).λ2, k∈Z. Vị trí các bụng sóng: Các bụng sóng cách mỗi đầu một khoảng: d=k.λ2, k∈Z Các bụng sóng cách một đầu một khoảng: d=(k+12).λ2, k∈Z Các bụng sóng cách đầu A một khoảng: d=k.λ2, k∈Z Vị trí các nút sóng: Các nút sóng cách một đầu một khoảng: d=(2k+1).λ2, k∈Z Các nút sóng cách đầu một khoảng: d=k.λ2, k∈Z Các nút sóng cách đầu A một khoảng: d=(k+12).λ2, k∈Z Số bụng sóng: Nbụng=k+1 Nbụng=k Nbụng=k+1 Số bó sóng: Nbó=k−1 Nbó=k Nbó=k Số nút sóng Nnút=k Nnút=k+1 Nnút=k+1 III. Biểu thức của sóng dừng trên dây Xét sóng dừng trên sợi dây PQ = l, đầu P gắn với nguồn dao động. Phương trình dao động tại P là: uP=Acos(wt+φ). Gọi M là điểm bất kì trên PQ cách P một khoảng là d. Coi sự giảm biên độ A của sóng là không đáng kể. Gọi x = d l là khoảng cách từ một nút nào đó đến M (điểm đang xét) Nội dung Đầu Q cố định Đầu Q tự do Phương trình sóng từ P truyền tới M uPM=Acos(wt+φ−2πdλ) uPM=Acos(wt+φ−2πdλ) Sóng từ P truyền tới Q uPQ=Acos(wt+φ−2πlλ) uPQ=Acos(wt+φ−2π.lλ) Sóng phản xạ tại Q uQ=−uPQ=−Acos(wt+φ−2π.lλ) =Acos(wt+φ−2π.lλ−π) uQ=uPQ=−Acos(wt+φ−2π.lλ) Sóng phản xạ truyền từ Q tới M uQM=Acos(wt+φ−2π(2l−d)λ−π) uQM=Acos(wt+φ−2π(2l−d)λ) Phương trình sóng dừng tại M uM=uPM+uQM =2Asin(2π.xλ)cos(wt+φ−2π.(2l−d)λ−π) uM=uPM+uQM =2Acos(2π.xλ)cos(wt+φ−2π.lλ Biên độ sóng tại M Asóngdừng=2A∣∣cos(2π.(d−l)λ−π2)∣∣ =2A∣∣cos(2π.xλ−π2)∣∣ =2A∣∣sin(2π.xλ)∣∣ Asóngdừng=2A∣∣cos(2π.(d−l)λ)∣∣ =2A∣∣cos(2π.xλ)∣∣ B. BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI Câu 1: SGK Vật lí, trang 49: Sự phản xạ của sóng trên vật cản cố định có đặc điểm gì? => Xem hướng dẫn giải Câu 2: SGK Vật lí 12, trang 49: Sự phản xạ của sóng trên các vật cản tự do có đặc điểm gì? => Xem hướng dẫn giải Câu 3: SGK Vật lí 12, trang 49: Sóng dừng được tạo thành vì nguyên nhân gì? => Xem hướng dẫn giải Câu 4: SGK Vật lí 12, trang 49: Nút, bụng của sóng dừng là gì? => Xem hướng dẫn giải Câu 5: SGK Vật lí 12, trang 49: Nêu điều kiện để có sóng dừng trên một sợi dây có hai đầu cố định. => Xem hướng dẫn giải Câu 6: SGK Vật lí 12, trang 49: Nêu điều kiện để có sóng dừng trên một sợi dây có một đầu cố định, một đầu tự do. => Xem hướng dẫn giải Câu 7: SGK Vật lí 12, trang 49: Chọn câu đúng. Tại điểm phản xạ thì sóng phản xạ: A. luôn ngược pha với sóng tới. B. ngược pha với sóng tới nếu vật cản là cố định. C. ngược pha với sóng tới nếu vật cản là tự do. D. cùng pha với sóng tới nếu vật cản là cố định. => Xem hướng dẫn giải Câu 8: SGK Vật lí 12, trang 49: Chọn câu đúng. Trong hệ sóng dừng trên một sợi dây, khoảng cách giữa hai nút hoặc hai bụng liên tiếp bằng: A. một bước sóng. B. Hai bước sóng. C. một phần tư bước sóng. D. một nửa bước sóng. => Xem hướng dẫn giải Câu 9: SGK Vật lí 12, trang 49: Một dây đàn dài 0,6 m hai đầu cố định, dao động với một bụng sóng độc nhất (ở giữa dây). a, Tính bước sóng λ của sóng trên dây. b, Nếu dây dao động với ba bụng sóng thì bước sóng là bao nhiêu? => Xem hướng dẫn giải Câu 10: SGK Vật lí 12, trang 49: Trên một sợi dây dài 1,2 m có một hệ sóng dừng. Kể cả hai đầu dây thì trên dây có tất cả bốn nút. Biết tốc độ truyền sóng trên dây là v = 80 ms, tính tần số dao động của dây. => Xem hướng dẫn giải
Sóng dừng Người đăng: Snowhite Snowflakes - Ngày: 06/07/2017 Trong học này, tech12h bạn tìm hiểu tượng vật lí lí thú, tượng Sóng dừng Ngun nhân hình thành sóng dừng gì? Bạn quan sát tượng sóng dừng tech12h trình bày Hi vọng với phần kiến thức trọng tâm trình bày rõ ràng dễ hiểu giúp bạn nắm vững học A Lý thuyết I Kiến thức trọng tâm Sóng dừng: sóng truyền sợi dây mà có xuất nút sóng bụng sóng • Nút sóng: điểm dao động với biên độ (đứng yên, A = 0) • Bụng sóng: điểm dao động với biên độ cực đại • Nút sóng bụng sóng điểm cố định khơng gian ⇒ sóng dừng Khoảng cách hai bụng sóng hay hai nút sóng liên tiếp λ2, khoảng cách bụng nút sóng liên tiếp λ4 Khi gặp vật cản cố định, sóng tới sóng phản xạ ngược pha điểm phản xạ Khi gặp vật cản tự do, sóng tới sóng phản xạ pha điểm phản xạ Nếu biên độ dao động nguồn A biên độ dao động bụng 2A, bề rộng bụng sóng 4A Khoảng thời gian ngắn (khoảng thời gian lần liên tiếp) để dây duỗi thẳng ∆t = 0,5T Nếu nguồn phát nam châm điện có tần số f, xuất sóng dừng tần số sóng dừng 2f Nếu nguồn phát dòng điện xoay chiều có tần số f chạy dây kim loại, xuất sóng dừng tần số sóng dừng f Giữa nút liên tiếp, điểm dao động pha có biên độ khơng đổi khác Mọi điểm nằm bên dao động ngược pha Sóng dừng khơng có lan truyền lượng khơng có lan truyền trạng thái dao động II Điều kiện để có sóng dừng sợi dây chiều dài l trường hợp cụ thể Nội dung Dây với hai đầu tự (hai đầu bụng sóng) Dây với hai đầu cố định (hai đầu nút sóng) Dây với đầu tự A, đầu cố định B (một đầu bụng A, đầu nút B) Điều kiện: l=k.λ2, k∈Z l=k.λ2, k∈Z l=(k+12).λ2, k∈Z Các bụng sóng cách đầu khoảng: d=(k+12).λ2, k∈Z Các bụng sóng cách đầu A khoảng: d=k.λ2, k∈Z Vị trí Các bụng sóng cách bụng sóng: đầu khoảng: d=k.λ2, k∈Z Vị trí nút sóng: Các nút sóng cách đầu Các nút sóng cách đầu khoảng: khoảng: d=(2k+1).λ2, k∈Z d=k.λ2, k∈Z Các nút sóng cách đầu A khoảng: d=(k+12).λ2, k∈Z Nbụng=k+1 Nbụng=k Nbụng=k+1 Số bó sóng: Nbó=k−1 Nbó=k Nbó=k Số nút sóng Nnút=k Nnút=k+1 Nnút=k+1 Số bụng sóng: III Biểu thức sóng dừng dây Xét sóng dừng sợi dây PQ = l, đầu P gắn với nguồn dao động Phương trình dao động P là: uP=Acos(wt+φ) Gọi M điểm PQ cách P khoảng d Coi giảm biên độ A sóng khơng đáng kể Gọi x = d - l khoảng cách từ nút đến M (điểm xét) Nội dung Đầu Q cố định Đầu Q tự Phương trình sóng từ P truyền tới M uPM=Acos(wt+φ−2πdλ) uPM=Acos(wt+φ−2πdλ) Sóng từ P truyền tới Q uPQ=Acos(wt+φ−2πlλ) uPQ=Acos(wt+φ−2π.lλ) Sóng phản xạ Q uQ=−uPQ=−Acos(wt+φ−2π.l uQ=uPQ=−Acos(wt+φ λ) −2π.lλ) =Acos(wt+φ−2π.lλ−π) Sóng phản xạ truyền từ Q tới M uQM=Acos(wt+φ−2π(2l−d)λ−π uQM=Acos(wt+φ−2π(2l ) −d)λ) Phương trình sóng dừng M Biên độ sóng M uM=uPM+uQM =2Asin(2π.xλ)cos(wt+φ−2π (2l−d)λ−π) uM=uPM+uQM =2Acos(2π.xλ)cos(wt+ φ−2π.lλ Asóngdừng=2A∣∣cos(2π (d−l)λ−π2)∣∣ =2A∣∣cos(2π.xλ−π2)∣∣ =2A∣∣sin(2π.xλ)∣∣ Asóngdừng=2A∣∣cos(2π (d−l)λ)∣∣ =2A∣∣cos(2π.xλ)∣∣ B BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI Câu 1: SGK Vật lí, trang 49: Sự phản xạ sóng vật cản cố định có đặc điểm gì? => Xem hướng dẫn giải Câu 2: SGK Vật lí 12, trang 49: Sự phản xạ sóng vật cản tự có đặc điểm gì? => Xem hướng dẫn giải Câu 3: SGK Vật lí 12, trang 49: Sóng dừng tạo thành nguyên nhân gì? => Xem hướng dẫn giải Câu 4: SGK Vật lí 12, trang 49: Nút, bụng sóng dừng gì? => Xem hướng dẫn giải Câu 5: SGK Vật lí 12, trang 49: Nêu điều kiện để có sóng dừng sợi dây có hai đầu cố định => Xem hướng dẫn giải Câu 6: SGK Vật lí 12, trang 49: Nêu điều kiện để có sóng dừng sợi dây có đầu cố định, đầu tự => Xem hướng dẫn giải Câu 7: SGK Vật lí 12, trang 49: Chọn câu Tại điểm phản xạ sóng phản xạ: A ln ngược pha với sóng tới B ngược pha với sóng tới vật cản cố định C ngược pha với sóng tới vật cản tự D pha với sóng tới vật cản cố định => Xem hướng dẫn giải Câu 8: SGK Vật lí 12, trang 49: Chọn câu Trong hệ sóng dừng sợi dây, khoảng cách hai nút hai bụng liên tiếp bằng: A bước sóng B Hai bước sóng C phần tư bước sóng D nửa bước sóng => Xem hướng dẫn giải Câu 9: SGK Vật lí 12, trang 49: Một dây đàn dài 0,6 m hai đầu cố định, dao động với bụng sóng độc (ở dây) a, Tính bước sóng λ sóng dây b, Nếu dây dao động với ba bụng sóng bước sóng bao nhiêu? => Xem hướng dẫn giải Câu 10: SGK Vật lí 12, trang 49: Trên sợi dây dài 1,2 m có hệ sóng dừng Kể hai đầu dây dây có tất bốn nút Biết tốc độ truyền sóng dây v = 80 m/s, tính tần số dao động dây => Xem hướng dẫn giải ... phát nam châm điện có tần số f, xuất sóng dừng tần số sóng dừng 2f Nếu nguồn phát dòng điện xoay chiều có tần số f chạy dây kim loại, xuất sóng dừng tần số sóng dừng f Giữa nút liên tiếp, điểm dao... k∈Z Nbụng=k+1 Nbụng=k Nbụng=k+1 Số bó sóng: Nbó=k−1 Nbó=k Nbó=k Số nút sóng Nnút=k Nnút=k+1 Nnút=k+1 Số bụng sóng: III Biểu thức sóng dừng dây Xét sóng dừng sợi dây PQ = l, đầu P gắn với nguồn... Vị trí Các bụng sóng cách bụng sóng: đầu khoảng: d=k.λ2, k∈Z Vị trí nút sóng: Các nút sóng cách đầu Các nút sóng cách đầu khoảng: khoảng: d=(2k+1).λ2, k∈Z d=k.λ2, k∈Z Các nút sóng cách đầu A