Bài 3) Gắn vào một âm thoa rung một chĩa nhọn gồm hai nhánh có các mũi nhọn chạm vào mặt thoáng của một chất lỏng. Các điểm mà mũi nhọn chạm vào chất lỏng trở thành các nguồn phát sóng S[r]
(1)Chương 2: Sóng sóng âm A Tóm tắt kiến thức:
I Sóng truyền sóng
1 Định nghĩa sóng : Sóng dao động lan truyền mơi trường
Chú ý: 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
2 Phân loại:
a Sóng ngang: sóng phần tử mơi trường dao động theo phương vng góc với phương truyền sóng
Sóng ngang truyền chất rắn bề mặt chất lỏng
b sóng dọc: sóng phần tử mơi trường dao động theo phương trùng với phương truyền sóng sóng dọc truyền mơi trường rắn, lỏng, khí
3 Các đại lượng đặc trưng :
a Biên độ sóng A: biên độ dao động phần tử vật chất mơi trường có sóng truyền qua b Chu kỳ sóng T: chu kỳ dao động phần tử vật chất mơi trường sóng truyền qua
+ Tần số f: đại lượng nghịch đảo chu kỳ sóng : f
T
c Tốc độ truyền sóng v : tốc độ lan truyền dao động trongmôi trường d Bước sóng (kí hiệu ): Có cách hiểu bước sóng sau :
- Bước sóng quãng đường mà sóng truyền chu kì dao động
v
v T f
- Bước sóng khoảng cách hai điểm gần phương truyền sóng mà dao động hai điểm pha
e Năng lượng sóng: Năng lượng sóng tỉ lệ với bỡnh phương biên độ dao động , qúa trình truyền sóng qúa trình truyền lượng dao động từ phần tử sang phần tử khác môi trường
4 Phương trình sóng:
Nếu dao động O uo = A.cos(t + ) , dao động truyền đến M cách O khoảng OM = x với tốc độ v dao động M trể pha Δϕ=2π x
λ so với dao động O , tức viết Δϕ=pha(uM)−pha(uo)=−2π x
λ , biểu thức sóng M
cos
M
x
u A t
Trường hợp dao động O có pha ban đầu = biểu thức có dạng :
cos
M
x
u A t
⇔ M cos cos
x t x
u A t A
v T
Tính chất sóng : Sóng có tính chất tuần hồn theo thời gian với chu kì T tuần hồn theo khơng gian với “ chu kì “ bước sóng
II Giao thoa sóng
1 Điều kiện để có tượng giao thoa : Hai sóng phải xuất phát từ hai nguồn dao động có tần số hiệu số pha khơng đổi theo thời gian(cịn gọi hai nguồn kết hợp)
2 Phương trình sóng M vùng giao thoa : Dao động điểm M vùng hai sóng gặp tổng hợp sóng truyền từ nguồn kết hợp đến M Để xác định phương trình dao động M ta làm sau :
Giả sử phương trình dao động hai nguồn S1 S2 : uS1 = uS2 = A.cost = A.cos T t
M O
x
M
S1 S2
(2)- Phương trình dao động thành phần từ S1 S2 truyền tới M là: u1M = A.cos
d T t = A.cos
2 d
T t
Với d1 = S1M u2M = A.cos
2 d T t = A.cos
2
2 d
T t
Với d2 = S2M - Phương trình dao động M tổng hợp hai dao động : uM = u1M + u2M
ta suy :
1 cos ) ( cos
2 t d d
T d d A uM
.cos . 2
cos
2 t d d
T A
uM
hay:
2
cos t d d
T A
uM M
với cos cos
2
d d A
A AM
là biên độ dao động tổng hợp M
3 Cực đại cực tiểu
- Tại điểm có k.2 hiệu đường d2 d1 k với k = 0, 1, 2, biên độ dao
động cực đại tổng hai biên độ dao động thành phần , A1 A2 A AM Amax 2A..
- Tại điểm có (2k'1). hiệu đường
1 ' 2 '
d k k
d
với k’ = 0, 1, 2, biên độ dao động cực tiểu
- Hình ảnh giao thoa mặt chất lỏng
+ Tập hợp điểm cực đại giao thoa tạo thành gợn sóng gồm gợn sóng thẳng trùng với đường trung trực đoạn thẳng S2S2 , hai bên đường hipebol đối xứng nhau.(đường liền) + Tập hợp điểm cực tiểu giao thoa tạo thành đường Hipebol xen kẽ với cc đường hipebol cực đại.(đường đứt) + Họ đường Hipebol nhận S1 , S2 tiêu điểm
Số đường dao động cực đại số lẽ , số đường dao động cực tiểu l số chẵn
III Sóng dừng
+ Sóng dừng sóng truyền sợi dây trưởng hợp xuất nút bụng
+ Sóng dừng có giao thoa sóng tới sóng phản xạ phát từ nguồn + Điều kiện để có sóng dừng
- Để có sóng dừng sợi dây với hai nút hai đầu (hai đầu cố định) chiều dài sợi dây phải số nguyên lần bước sóng l = k2
Số bụng sóng = k
Số nút sóng = k +
- Để có sóng dừng sợi dây với đầu nút đầu bụng (một đầu cố định, đầu dao động) chiều dài sợi dây phải số lẻ
1
bước sóng l = (2k + 1)4 Số bụng sóng = số nút sóng = k +
+ Đặc điểm sóng dừng
-Biên độ dao động phần tử vật chất điểm không đổi theo thời gian
k’= k’ = -1
k’ =1 k’ = - 2
S1
S2
(3)-Khoảng cách nút bụng liền kề
-Khoảng cách nút bụng liền kề
IV Sóng âm
1 Sóng âm dao động truyền mơi trường khí , lỏng , rắn
Sóng âm sóng dọc truyền chất rắn , lỏng , khí , khơng truyền chân khơng Phân loại
- Sóng âm có tần số từ 16Hz đến 20000Hz âm nghe được thường gọi âm thanh - Sóng âm có tần số nhỏ 16Hz gọi hạ â m
- Sóng âm có tần số lớn 20000Hz gọi siêu âm Tai người khơng nghe sóng hạ âm siêu âm
Những âm có tần số xác định (hay đồ thị dao động âm biến thiên tuần hồn) gọi nhạc âm , cịn Những âm có tần số khơng xác định (hay đồ thị dao động âm biến thiên khơng tuần hồn) gọi l tạp âm 2/ Các đặc trưng sinh lí âm:
a/ Độ cao âm: Độ cao âm tần số âm định , âm cao có tần số lớn âm trầm (thấp) b/ âm sắc: âm sắc quy luật biên thiên tuần hoàn dao động âm định Quy luật biến thiên tuần hoàn dao động âm tạo cho âm có sắc thái riêng mà tai ta phân biệt
c/ Độ to âm - Cường độ âm – Mức cường độ âm : - Cường độ âm : S
P I
(đơn vị : w/m2) ; P lượng dao động âm truyền qua diện tích S 1s (cịn gọi cơng suất âm) ; S diện tích vng góc với phương truyền âm
- Ở tần số xác định , cường độ âm lớn , cho ta cảm giác nghe thấy âm to ,Tuy nhiên độ tocủa âm không tỉ lệ với thuận với cường độ âm , ma cịn phụ thuộc vào tần số âm
- Mức cường độ âm đại lượng dùng để so sánh độ to âm với cường độ âm chuẩn, có đơn vị ben(B) Công thức định nghĩa mức cường độ âm :
lg ) (
I I B
L
1B = 10 dB nên dùng đơn vị đêxiben(dB) ta có cơng thức :
lg 10 ) (
I I dB
L
Mức cường độ âm thường gặp có trị số vào khoảng từ 20dB đến 100dB - Để âm gây cảm giác âm, mức cường độ âm phải lớn giá trị cực tiểu gọi
ngưỡng nghe Ngưỡng nghe thay đổi theo tần số âm, với f = 1000Hz ngưỡng nghe Imin = Io = 10 12
W/m2(còn gọi cường độ âm chuẩn)
- Khi cường độ âm lên đến 10W/m2 (ứng với mức cường độ âm 130dB) tần số âm gây cảm giác nhức nhối, khó chịu Giá trị cường độ âm gọi ngưỡng đau
- Độ to âm phụ thuộc vào cường độ tần số âm Độ to âm ứng với tần số xác định : I = I – Imin Miền nghe được âm nằm khoảng từ Imin đến Imax
- Tai người nghe âm có mức cường độ âm từ (dB) đến 130 (dB) V Hiệu ứng Đốp-ple (chương trình nng cao)
Sự thay đổi tần số sóng nguồn sóng chuyển động tương đối so với máy thu (hay người quan sát) gọi
hiệu ứng Đốp – ple Khi nghiên cứu Hiệu ứng Đốp-ple thường có số trường hợp sau :
1 Trường hợp nguồn âm đứng yên , máy thu chuyển động với tốc độ vM :
Nguồn âm phát tần số f máy thu thu âm có tần số : v f v v
f ' M .
- Dấu (+) biểu thức ứng với trường hợp máy thu chuyển động lại gần nguồn âm
(4)Nguồn âm phát tần số f máy thu thu âm có tần số : f v v v f S ' - Dấu () biểu thức ứng với trường hợp nguồn âm chuyển động lại gần máy thu.
- Dấu (+) biểu thức ứng với trường hợp nguồn âm chuyển động xa máy thu.
B Các dạng tập
Dạng 1: Sóng – Phương trình sóng. 1 Phương pháp giải
- Tìm đại lượng đặc trưng sóng: vận dụng cơng thức
v
v T f
- Tìm độ lệch pha nguồn O điểm M cách O đoạn: Δϕ=2πd λ
- Viết phương trình sóng điểm M cách O d: Giả sử: u0=Acosωt , dao động M muộn dao động O Δϕ=2πd
λ , ⇒uM=Acos(ωt − 2πd
λ )
Ví dụ: Nguồn sóng O dao động với tần số f = 20Hz , dao động truyền với tốc độ v = 2m/s phương Ox Trên phương có điểm M , N , P theo thứ tự liên tiếp ,với MN = 10cm ; NP = 25cm Biết phương trình dao động N có pha ban đầu π
3 , biên độ dao động a = 2cm không đổi q trình truyền sóng Hãy viết phương trình dao động vị trí M , N , P
Hd : Theo đề em dễ dàng tìm : Bước sóng :
) ( 10 ) ( , 20 cm m f v
; d1 = MN = 10 cm ; d2 = NP = 25 cm , pha ban đầu dao động N
; nên ta có : - Phương trình dao động N :
cos ft a uN 40 cos
2 t
uN
(cm)
- Phương trình dao động M :
3
cos ft d
a uM
2
3 40 cos t uM (cm) 40 cos
2 t
uM
(cm)
- Phương trình dao động P :
2
3
cos ft d
a uP
5
3 cos ft a uP (cm) 2
cos ft a
uP
(cm)
2 Bài tập ví dụ: a Bài tập tự luận:
Câu 1: Một sóng có tốc độ lan truyền 240 m/s có bước sóng 3,2 m Hỏi: a Tần số sóng ?
b Chu kì sóng ?
Câu 2: Một sóng ngang truyền dây dài có phương trình sóng u 6cos(4 t 0,02 ) x u, x tính cm, t tính s Hãy xác định :
a. Biên độ sóng, bước sóng
b. Tần số tốc độ lan truyền sóng
(5)Câu 3: Một sóng học truyền từ O theo phương y với tốc độ v = 40 cm/s Năng lượng sóng bảo tồn truyền Dao động điểm O có dạng : u = 4cos
t (cm) Xác định chu kì T bước sóng ? Viết phương trình dao động điểm M cách O đoạn m Nhận xét dao động M so với dao động O
Câu 4: Một sóng học truyền từ O theo phương y với phương trình dao động O có dạng u = 2cos (2 t) cm Năng lượng sóng bảo toàn truyền Người ta quan sát khoảng cách gợn lồi liên tiếp 6,4 m
a) Tính chu kì T, bước sóng , tốc độ truyền sóng.
b) Viết phương trình dao động sóng điểm M, N cách O d1, d2.Cho: d1= 0,1 m, d2= 0,3 m Độ lệch pha
của sóng M N sao?
c) Xác định d1 để dao động M pha với dao động điểm O
d) Biết li độ dao động điểm M thời điểm t cm Hãy xác định li độ điểm sau s
Câu 5: Một sóng ngang truyền sợi dây dài có phương trình sóng là: u = 6cos(4t – 0,02x) Trong u x tính cm t tính giây Hãy xác định : Biên độ, tần số, bước sóng tốc độ truyền sóng b Bài tập trắc nghiệm:
Câu 1: Một người quan sát sóng mặt hồ thấy khoảng cách hai sóng liên tiếp 2m có sóng qua trước mặt trọng 8s Vận tốc truyền sóng mặt nước là:
A 3,2m/s B 1,25m/s C 2,5m/s D 3m/s
Câu 2: Một sóng học lan truyền môi trường vật chất điểm cách nguồn x(m) có phương trình sóng : u = cos (
t -
2
x) (cm) Vận tốc mơi trường có giá trị :
A 0,5(m / s) B (m / s) C 1,5 (m / s) D 2(m / s)
Câu 3: Phương trình sóng nguồn O có dạng: uO = 3cos10t (cm,s), tốc độ truyền sóng v = m/s phương trình dao động M cách O đoạn cm có dạng
A u 3cos(10 t 2)(cm) p
= p +
B u=3cos(10 +p)(cm)C u 3cos(10 t 2)(cm) p
= p
-D u=3cos(10 - p)(cm) Câu 4: Một nguồn phát sóng dao động theo phương trình u 4cos t (cm)
Biết dao động hai điểm gần phương truyền sóng cách 0,5 m có độ lệch pha
Tốc độ truyền sóng
A 1,0 m/s B 2,0 m/s C 1,5 m/s. D 6,0 m/s. Câu 5: Cho sóng ngang có phương trình sóng u = 5cos
t x
( )
0.1
é ù
êp - ú
ê ú
ë ûmm Trong x tính cm, t tính
bằng giây Vị trí phần tử sóng M cách gốc toạ độ m thời điểm t = s là: A uM = mmB uM = mm C uM = cm D uM = 2.5 cm Dạng 2: Phản xạ sóng – Sóng dừng
1 Phương pháp giải:
- Điều kiện để có sóng dừng sợi dây đàn hồi hay cột khơng khí? Suy số bụng, số nút?
+ Khi đầu dây (hay cột khơng khí) cố định:
đầu cố định ≡ nút chiều dài l chiều dài k múi sóng, mà múi dài 2λ Vậy, + Điều kiện chiều dài: l=k λ
2 * Số múi: k= 2l
(6)* Số nút = k+1 + Điều kiện tần số: Biết λ=v
f →l=k v
2f ⇒f=k v 2l
+ Khi đầu dây ( hay cột khơng khí) cố định, đầu tự do:
+ Đầu cố định ≡ nút + Đầu tự ≡ bụng
+ Điều kiện chiều dài: l=(k+1 2)
λ
* Số múi nguyên k => (k+1) nút (k+1) bụng + Điều kiện tần số: λ=v
f →l=(k+ 2)
v
2f ⇒f=(k+ 2)
v 2l
Ví dụ 1: Hai nguồn phát âm kết hợp A B cách khoảng AB = 1,5m , Hai nguồn có biên độ pha ban đầu , phát âm có tần số f = 1000Hz Tốc độ truyền âm khơng khí v = 360m/s Những vị trí đoạn thẳng nối A B cho âm nghe rõ ?
Hướng dẫn giải :
“Các em nhớ điều này” : Những vị trí đoạn AB có biên độ dao động cực đại cho âm nghe rõ Như toán yêu cầu ta tìm vị trí dao động cực đại đoạn AB
- Bước sóng : λ=v
f = 360
1000=0,36(m)
- Các điểm AB dao động cực đại có : d2− d1=kλ (1)
Do : d2+d1+AB (2) Nên từ (1) (2) d1=
AB−kλ .(3)
Mặt khác : 0<d1<AB 0<AB−kλ
2 <AB −4,16<k<4,16 |k|=0;1;2;3;4 .
Như đoạn AB có vị trí cho âm nghe rõ
Thế giá trị k vào biểu thức (3) ta xác định xác vị trí
Ví dụ 2: Dây AB = 15cm, căng ngang có sóng dừng dây với phương trình dao động M cách B đoạn x uM=Asin 2πxλcosωt Biết chu kì dao động T = 0,02 s , tốc độ truyền sóng v = 1,5 m/s Tìm biên độ dao động M cách B 3,5cm số nút sóng dây AB
Hướng dẫn giải :
- Ta có : ω=2π
T =100π (rad/s); λ=v.T=0,03 m = cm ; x = 3,5 cm
- Từ phương trình uM=Asin 2π x
λcosωt Biên độ dao động M : AM=A|sinπ x λ|
- Tại M có x = 3,5 cm , biên độ dao động : AM=A√3
2 .
- Tại A : x = AB = 15 cm , có biên độ dao động : AA=A|sin2π.15 |=0
- Số nút sóng dây : Ta có AB = 15 = k/2 k = 10 số nút sóng (k + 1)= 11. Bài tập vận dụng:
a Bài tập tự luận:
Câu 1: Trên sợi dây đàn hồi có chiều dài 240 cm với hai đầu cố định có sóng dừng với tần số f = 50 Hz, người ta đếm có bụng sóng
a Tính tốc độ truyền sóng dây
(7)Câu 2: Một dây đàn hồi AB treo lơ lửng đầu A gắn vào âm thoa rung với tần số f = 100 Hz Tốc độ truyền sóng dây 4m/s
- Dây có chiều dài l = 80 cm Có thể có sóng dừng dây khơng? Giải thích? (khơng, l (2k +1) /2) - Cắt bớt dây để dây dài 21 cm Bấy có sóng dừng dây Tính số nút số bụng (11 nút, 11 bụng)
- Nếu chiều dài dây 80 cm tần số âm thoa phải để có bụng sóng dừng? - Nếu tần số 100 Hz muốn có kết câu c, chiều dài dây phải bao nhiêu? (15 cm)
Câu 3: Xét sóng tới truyền sợi dây đàn hồi từ đầu O (dạng u = asinwt) tới đầu A cố định (OA = l ) với tần số f, biên độ a không đổi, tốc độ truyền sóng dây v Viết phương trình dao động tổng hợp M (MA = d) sóng tới sóng phản xạ tạo
Câu 4(dành cho nâng cao): Một dây AB = 80 cm treo lơ lửng đầu A tự do, đầu B dao động với tần số f = 100 Hz (phương trình dạng u = acoswt), biên độ dây cm, tốc độ truyền sóng dây 32 m/s Viết phương trình sóng điểm M dây cách A đoạn d = 16 cm
Câu 5: Một sợi dây đầu cố định, đầu B dao động với tần số 25Hz, AB = 18cm, vận tốc truyền sóng dây 50cm/s Trên dây có bó sóng bụng sóng :
b Bài tập trắc nghiệm
Câu 1)Một sợi dây đàn hồi dài = 100 cm, có hai đầu A B cố định Một sóng truyền dây với tần số 50
Hz ta đếm dây nút sóng, khơng kể nút A, B Tốc độ truyền sóng dây A 30 m/s B 25 m/s C 20 m/s D 15 m/s
Câu 2)Quan sát sóng dừng dây AB dài = 2,4 m ta thấy có điểm đứng yên, kể hai điểm hai đầu A
B Biết tần số sóng 25 Hz Tốc độ truyền sóng dây A 20 m/s B 10 m/s C 8,6
m/s D 17,1 m/s
Câu 3)Một sóng dừng hình thành phương x’Ox Khoảng cách nút sóng liên tiếp đo 10
cm Tần số sóng f = 10 Hz Tốc độ truyền sóng phương x’Ox A v = 20 cm/s B v = 30 cm/s C v = 40 cm/s D v = 50 cm/s
Câu 4)Trên sợi dây dài m có sóng dừng với tần số 100 Hz, người ta thấy đầu dây cố định
cịn có
3 điểm khác ln đứng yên Tốc độ truyền sóng dây : A 60 m/s B 80 m/s C 40 m/s D 100 m/s
Câu 5)Một sợi dây đàn hồi dài 60 cm, rung với tần số 50 Hz, dây tạo thành sóng dừng ổn định
với bụng sóng, hai đầu hai nút sóng Tốc độ sóng dây A v = 12 m/s B v = 15 m/s. C v = 60 cm/s. D v = 75 cm/s.
Dạng 3: Giao thoa sóng 1 Phương pháp giải.
- Tìm số gợn sóng (hypecbol) miền giao thoa? số đường hypecbol đứng yên? Xét ΔS1S2M →|d1−d2|≤ S1S2⇔− S1S2≤ d1d2≤ S1S2 (*)
Gợn sóng hypecbol ↔ đường dao động với Amax Lúc đó: δ=d1− d2=kλ Vậy (*) ⇒− S1S2≤ kλ ≤ S1S2⇔−S1S2
λ ≤ k ≤ S1S2
λ
+ Kết quả: có giá trị nguyên k ↔ có nhiêu gợn hypecbol ( có gơn thẳng trung trực S1S2 ứng với k = 0)
Đường hypecbol đứng yên ↔ A = Lúc δ=d1− d2=(k+1 2)λ Vậy (*) ⇒− S1S2≤(k+1
2)λ ≤ S1S2⇔− S1S2
λ − 2≤ k ≤
S1S2 λ −
1 + Kết quả: suy giá nguyên k ↔ số đường đứng yên
- Lập biểu thức sóng tổng hợp điểm M miền giao thoa sóng?
Giả sử: S1, S2 dao động pha
S1 S2
M d1
d2
M d1
(8)uS1=uó2=Acosωt=Acos 2πft + Do sóng từ S1 tới M ⇒u1M=Acosω(t −d1
v )=Acos(ωt − 2πd1
λ ) + Do sóng từ S2 tới M ⇒u2M=Acosω(t −
d2
v )=Acos(ωt − 2πd2
λ ) Vậy sóng tổng hợp M ⇒uM=u1M+u2M áp dụng cosa+cosb=2 cosa+b
2 cos a− b
2 Kết quả: ⇒uM=2Acosπ(d2− d1)
λ ¿cos 2π( t T−
d1+d2 2λ ) Có dạng ⇒uM=AMcos(ωt+ϕM)
Với biên độ: AM=2A|cosπ(d2− d1)
λ |
Ví dụ 1: Tại hai điểm A B mặt nước có hai nguồn kết hợp , có phương trình dao động
uA=uB=acosωt Biên độ dao dao động A B 1cm khơng đổi q trình truyền Tốc độ truyền sóng v = 3m/s tần số dao động 40 Hz Điểm M cách A B d1 = 2m d2 = 2,5m có biên độ dao động ?
Hd :
Từ đề λ=vf =0,075(m)
“Đây nguồn pha nên em nhớ điều nhé”: Biên độ dao động tổng hợp M xác định theo công thức AM=2A|cos(π
d2− d1
λ )| kết : AM=2 1|cos
π(2,5−2)
0,075 |=1,87(cm) 2 Bài tập vận dụng:
a Bài tập tự luận:
Bài 1) Trong thí nghiệm giao thoa sóng người ta tạo mặt nước nguồn sóng A, B dao động với phương trình uA = uB = 5cos10t (cm) Tốc độ sóng 20 cm/s Coi biên độ sóng khơng đổi Viết phương trình dao động điểm M cách A, B 7,2 cm 8,2 cm
Bài 2) Hai mũi nhọn dao động với tần số f = 100 Hz phương trình dao động us1 us2= asint, khoảng cách S1S2= cm, biên độ dao động S1 S2 0,4 cm.Tốc độ truyền sóng v = 3,2 m/s
a) Tìm bước sóng S1, S2
b) Viết phương trình dao động điểm M cách nguồn d1, d2 (M nằm mặt nước coi biên độ sóng giảm khơng đáng kể) Xác định vị trí điểm dao động với biên độ cực đại điểm không dao động
Bài 3) Gắn vào âm thoa rung chĩa nhọn gồm hai nhánh có mũi nhọn chạm vào mặt thoáng chất lỏng Chĩa với tần số f = 40 Hz Các điểm mà mũi nhọn chạm vào chất lỏng trở thành nguồn phát sóng S1, S2 pha có dạng u = acoswt Biên độ sóng a = cm coi khơng đổi truyền mặt thống chất lỏng Tốc độ truyền pha m/s Cho S1S2 = 12 cm
a) Viết phương trình dao động tổng hợp M cách S1, S2 khoảng 16,5 cm cm b) Tính số gợn lồi quan sát đươc S1S2
Bài 4) Cho nguồn kết hợp chạm nhẹ vào mặt nước điểm A vàB cách cm Người ta quan sát thấy khoảng cách gợn lồi liên tiếp đoạn AB cm
a) Tính vận tốc truyền sóng mặt nước biết tần số dao động nguồn f = 20 Hz
b) Gọi C,D điểm mặt nước cho ABCD hình vng Tìm số điểm dao động với biên độ cực đại đoạn CD
b Bài tập trắc nghiệm:
Câu 1)Hai nguồn sóng kết hợp S1 S2 (S1S2 = 12 cm) phát sóng kết hợp tần số f = 40 Hz pha, tốc độ truyền sóng mơi trường v = m/s Số vân giao thoa cực đại xuất vùng giao thoa A
5 B C D
(9)Câu 2)Hai nguồn kết hợp A, B cách 10 cm tạo sóng ngang lan truyền mặt nước có phương trình dao động uA uB 5cos 20 t(cm) Tốc độ truyền sóng m/s Phương trình dao động tổng hợp điểm M
trên mặt nước trung điểm AB là:
A u 10cos(20 t )(cm) B u 10cos(40 t )(cm) C u 5cos(20 t )(cm) Du 10cos(20 t 2)(cm)
Câu 3)Hai nguồn kết hợp pha cách 16 cm có chu kì T = 0,2 s Tốc độ truyền sóng mơi trường 40 cm/s Số cực đại giao thoa khoảng S1S2 ( kể S1 S2 ) là: A B 7 C 5 D 2
Câu 4)Tại hai điểm O1 O2 mặt chất lỏng cách 11 cm có hai nguồn phát sóng kết hợp với phương trình dao động nguồn: u1 = u2 = 2cos10t (cm) Hai sóng truyền với tốc độ khơng đổi v = 20 cm/s Có vị trí cực tiểu giao thoa (biên độ sóng tổng hợp không) đoạn O1O2 ?
A B C D
Câu 5)Trên mặt thoáng chất lỏng có hai nguồn kết hợp A B cách cm, phương trình dao động A B có dạng: u = acos60t (cm) Tốc độ truyền sóng mặt thoáng v = 60 cm/s Pha ban đầu của sóng tổng hợp trung điểm O AB có giá trị sau đây?
A B
(rad)
p
-C
(rad)
p +
D p rad Dạng 4: Sóng âm – Hiệu ứng Đơp-ple
1 Phương pháp giải
- Tính đại lượng chu kì, tần số âm , vận tốc âm bước sóng âm ta sử dụng công thức sau: T=1
f = 2π
ω ; λ=vT= v f
- Nếu vận tốc truyền âm mơi trường v sau khoảng thời gian t âm truyền quãng đường kể từ nguồn âm là: d = vt
- Độ lệch pha hai điểm phương truyền sóng cách đoạn d cách nguồn âm d1,d2 xác định sau : Δϕ=2π|d1−d2|
λ
Ví dụ : Một âm có cường độ 10 W/m2 gây nhức tai Giả sử nguồn âm kích thước nhỏ (nguồn điểm) đặt cách tai người (N) khoảng d = 0,5m
a/ Để âm nguồn phát làm nhức tai, cơng suất phát âm (P) nguồn phải ?
b/ Giả sử nguồn có cơng suất câu a Hỏi mức cường độ âm nguồn gây điểm M cách nguồn km ? Cho cường độ âm chuẩn I0=10−12 (W/m2)
Hướng dẫn giải :
a/ Công suất phát âm nguồn :
Sử dụng công thức cường độ âm ta có : IN=
P SN=
P
4πd2 P=IN 4πd
(1)Kết quả : P = 31,4 (W)
b/ Mức cường độ âm M : - Ta có cường độ âm M : IM= P S=
P 4πR2M
P=IM 4πR2M (2) - Từ (1) (2) IIM
N = d
2
RM
2 IM=IN d
RM2 Kết : IM= - LM=10 lg IM
I0
= Kết :
LM= 2 Bài tập vận dụng
a Bài tập tự luận :
Bài 1) Tại điểm A nằm cách xa nguồn âm N coi nguồn điểm khoảng NA = m Mức cường độ âm LA = 90 dB Biết ngưỡng nghe âm chuẩn Io = 10-12 W/m2 Giả sử nguồn âm môi trường đẳng hướng
(10)b) Tính cường độ mức cường độ âm B nằm đường NA cách N đoạn NB = 10 m Coi môi trường hồn tồn khơng hấp thụ âm
c) Tính cơng suất phát âm nguồn N
Bài 2) Trong ban hợp ca, coi ca sĩ hát với cường độ âm Khi ca sĩ hát mức cường độ âm đo 65 dB Khi ban hợp ca hát mức cường độ âm đo 78 dB Cho Biết có ca sĩ ban hợp ca ?
Bài 3) Ở xưởng có đặt máy giống hệt nhau, máy chạy phát âm có mức cường độ 80 dB Để đảm bảo sức khỏe cho công nhân, mức cường độ âm xưởng khơng vượt q 90 dB Có thể bố trí nhiều máy xưởng?
Bài 4) Trong thi bắn súng, súng hoàn toàn giống hệt Hai súng bắn lúc mức cường độ âm đo 80 dB Nếu súng bắn mức cường độ âm bao nhiêu?
Bài 5) Trong phịng nghe nhac, vị trí: + Mức cường độ tạo nguồn âm 75 dB
+ Mức cường độ tạo âm phản xạ tường phía sau 72 dB
Mức cường độ âm tồn phần vị trí bao nhiêu? Coi tường không hấp thụ lượng âm phản xạ âm tuân theo quy luật phản xạ ánh sáng
b Bài tập trắc nghiệm
Câu 1)Cho cường độ âm chuẩn I0 = 10 12 W/m2 Một âm có mức cường độ 80 dB cường độ âm A 10 W/m2 B 3.10 W/m2 C 1066 W/m2 D 10 20 W/m2 Câu 2)Một âm có mức cường độ âm 40 dB So với cường độ âm chuẩn cường độ âm A 10000 lần. B 10 lần. C 1000 lần. D 100 lần.
Câu 3)Nếu cường độ âm tăng lên 1000 lần mức cường độ âm thay đổi nào?
A Tăng lên 1000 lần B Tăng lên lần C Tăng thêm ben D Tăng thêm đêxiben
Câu 4)Một nguồn âm O xem nguồn điểm, phát âm môi trường đẳng hướng khơng hấp thụ âm Ngưỡng nghe âm Io = 10-12 W/m2 Tại điểm A ta đo mức cường độ âm L = 70 dB Cường độ âm I A có giá trị là:
A 10-7 W/m2 B 107 W/m2 C 10-5 W/m2 D 70 W/m2
Câu 5)Với sóng âm, cường độ âm tăng gấp 100 lần giá trị cường độ âm ban đầu mức cường độ âm tăng thêm
(11)