Khi một sóng tới và sóng phản xạ của nó cùng truyền theo một phương thì chúng sẽ giao thoa với nhau.. Những điểm có biên độ dao động max gọi là bụng sóng.[r]
(1)1
Phương dao động
Phương truyền sóng
Phương truyền sóng ) ) ) ) ) ) ) )))))) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) Phương dao động
Chương 3.Sóng học-Sóng âm
Bài 1.HIỆN TƯỢNG SĨNG TRONG CƠ HỌC. 1 Sóng :
a/ Sóng dao động đàn hồi lan truyền mơi trường vật chất theo thời gian.Thí dụ : Sóng mặt nước ; sóng âm ; sóng sợi dây căng …
b/ Phân loại :
Sóng ngang sóng có phương dao động thẳng góc với phương truyền sóng Thí dụ:Sóng mặt nước
Sóng dọc sóng có phương dao động trùng với phương truyền sóng.Thí dụ: Sóng âm
Sóng truyền pha dao động (trạng thái dao động) cịn phần tử vật chất thì dao động chỗ.
2 Bước sóng:
Bước sóng khoảng cách hai điểm phương truyền sóng gần dao động pha với
Những điểm cách số nguyên lần bước sóng dao động pha với d= nλ
Những điểm cách số lẻ lần nửa bước sóng dao động ngược pha
3 Chu kì – Tần số :
Chu kì dao động sóng chu kì phần tử vật chất sóng truyền qua Chu kì sóng chu kì nguồn sóng
T SÓNG = T DAO ĐỘNG = T NGUỒN Tần số sóng tần số nguồn sóng f = 1/T
f SÓNG = f DAO ĐỘNG = f NGUỒN 4 Vận tốc truyền sóng :
a/ Vận tốc truyền sóng vận tốc truyền pha dao động b/ Công thức :
Bước sóng quãng đường sóng truyền chu kì dao động Vận tốc sóng khác vận tốc dao động sóng:
v SĨNG ≠ v DAO ĐỘNG
v dđ = [ u(t) ]’ = [ acos(ωt) ]’ =-ωasin(ωt)
Khi truyền từ môi trường sang mơi trường khác, vận tốc bước sóng sóng cơ thay đổi tần số dao động không thay đổi.
5 Biên độ – Năng lượng sóng:
a/ Biên độ sóng điểm biên độ dao động phần tử vật chất điểm có sóng truyền qua
b/ Q trình truyền sóng q trình ttruyền lượng từ nguồn sóng đến điểm mà sóng truyền qua
Bài 2.GIAO THOA SÓNG CƠ.
Trường THPT Võ Minh Đức, Bình Dương d=(2 n+1) λ
2
v =λ
(2)2
A B
A B
Thanh chữ T
Chương 3.Sóng học-Sóng âm
1 Quan sát tượng giao thoa :
a/ Dụng cụ : Một khay nước rộng ,thanh kim loại đàn hồi hình chữ T hai đầu có gắn hai viên bi nhỏ A B
b/ Mô tả :
Cho T dao động ,hai viên bi A B chạm vào nước tạo mặt nước hai hệ sóng lan truyền theo đường trịn rộng dần đan vào
Trên mặt nước ta thấy hai nhóm đường cong xen kẽ :
o Nhóm đường cong biên độ sóng cực đại Amax
o Nhóm đường cong măt nước khơng dao động A= Hai nhóm đường cong đứng yên không chuyển động
Hiện tượng mô tả tượng dao thoa sóng mặt nước 2 Lí thuyết giao thoa:
a/ Nguồn kết hợp – Sóng kết hợp : Hai nguồn dao động tần số pha độ lệch pha không đổi gọi hai nguồn kết hợp ; sóng mà chúng tạo gọi sóng kết hợp
b/ Phương trình dao động điểm M phương truyền sóng : Giả sử phương trình dao động hai điểm A B :
uo = acos(ωt)
Biên độ : Nếu l <<< d1 ; d2 coi biên độ sóng
truyền đến điểm M : a = aA = aB
Gọi v vận tốc truyền sóng.Thời gian để sóng truyền từ A đến M d1 v Dao động M lúc t pha với dao động A lúc (t−d1
v ) Phương trình dao động M dao động A truyền đến :
Phương trình dao động M dao động B truyền đến :
Dao động M tổng hợp hai dao động uA uB:
Biên độ:
c/ Độ lệch pha :
Trường THPT Võ Minh Đức, Bình Dương uA=a cosω(t−d1
v )=a cos(ωt− ω
v d1)
uB=a cos ω(t−d2
v )=a cos(ωt− ω
v d2) uM=uA+uB=a cos ω(t−d1
v )+a cos ω(t− d2
v )=2 a cos Δϕ
2 cos(ωt−π d1+d2
λ )
uM=2 a cosπ(d1−d2)
λ cos(ωt−π
d1+d2
λ )
A=2a|cosπ(d1−d2)
λ |
Δϕ=(ωt−ω
v d2)−(ωt −
ω v d1)=
ω v d1−
ω v d2=
ω
v (d1−d2)
Δϕ=ω
v|d1−d2|= ω
v d ω=2 π
T ¿ v =λ
T ¿}¿}¿
(3)3
A
) B
Bó sóng nút bụng Âm thoa
Chương 3.Sóng học-Sóng âm
Nếu d = n → ∆ φ = n 2
o Hai sóng tới pha, biên độ sóng tổng hợp hai biên độ sóng thành phần: Dao động tổng hợp có biên độ cực đại : A = 2a
o Tập hợp điểm có biên độ cực đại hyperbol có tiêu điểm A,B đường trung trực cuả AB
Nếu d = (2n+1)/2 → ∆φ = (2n+1)
o Hai sóng tới ngược pha biên độ tổng hợp triệt tiêu, môi trường không dao động.
o Tập hợp điểm có biên độ cực tiểu họ hyperbol có tiêu điểm A,B Tại điểm khác,biên độ dao động có giá trị < a < 2a
d/ Giao thoa tổng hợp hai sóng kết hợp, có chỗ cố định mà biên độ
của sóng tăng cường hay giảm bớt
Bài 3.SĨNG DỪNG 1 Sóng dừng:
a/ Thí nghiệm :
Một sợi dây đàn hồi dài, đầu A cố định, đầu B dao động nối với nhánh âm thoa Khi âm thoa dao động ta thấy sợi dây có dạng ổn định hình vẽ
b/ Kết luận :
Khi sóng tới sóng phản xạ truyền theo phương chúng giao thoa với
Những điểm có biên độ dao động max gọi bụng sóng Hai bụng liên tiếp cách /2 Những điểm đứng yên gọi nút sóng Hai nút liên tiếp cách /2.
Sóng có nút bụng cố định khơng gian gọi sóng dừng Sóng dừng tổng hợp sóng tới sóng phản xạ vật cản 2 Điều kiện để có sóng dừng:
Trường hợp sợi dây có hai đầu cố định : l=nλ
2 với n số bó (Hai đầu dây nút)
Trường hợp sợi dây có đầu cố định : l=(n+0,5)λ (Một đầu dây nút ,đầu lại bụng )
3 Ứng dụng:
Sóng dừng giúp ta quan sát sóng mắt đo bước sóng thước , từ xác định vận tốc truyền sóng cơng thức :
v = f
Bài SÓNG ÂM
Trường THPT Võ Minh Đức, Bình Dương
(4)4 Chương 3.Sóng học-Sóng âm
1 Cảm giác âm-Sóng âm: a/ Cảm giác âm :
Làm cho thép dao động Tùy theo độ dài thép, dao động thép có lúc phát âm
Dao động thép tạo sóng dọc có tần số f KK Khi truyền đến tai, màng dao động cưỡng tần số f
Nếu 16 Hz < f < 20.10 Hz tai người cảm thụ âm b/ Sóng âm :
Những dao động có tần số khoảng (16 – 20.10 ) Hz gọi dao động âm Những sóng có tần số khoảng gọi sóng âm Trong KK, sóng âm sóng dọc
Nếu f < 16 Hz : Hạ âm Nếu f > 20.10 Hz : Siêu âm 2 Sự truyền âm-Vận tốc âm:
a/ Sự truyền âm: Sóng âm truyền tốt R, L, K Sóng âm truyền vật liệu cách âm (vải , rơm …) không truyền chân không v R > v L > v K
b/ Vận tốc truyền sóng âm phụ thuộc vào nhiệt độ,mật độ mơi trường tính đàn hồi của mơi trường:
v sắt = 6100 m/s v nước = 1500 m/s v kk = 330 m/s ( 0 C)
v nước = 494 m/s v kk = 340 m/s ( 15 C)
3 Đặc tính sinh lí âm:
a/ Độ cao : đặc trưng sinh lí âm, phụ thuộc vào tần số âm. Âm bổng,cao có f lớn : Tươi vui,nhẹ nhàng,trong sáng Âm trầm, có f nhỏ : Trầm hùng,bi …
Nhạc âm âm có tần số xác định Thí dụ: Tiếng đàn, kèn …
Tạp âm âm có tần số khơng xác định Thí dụ: Tiếng sấm, tiếng va đập … b/ Âm sắc: đặc trưng sinh lí âm, phụ thuộc vào đặc trưng vật lí tần số biên
độ Âm sắc giúp người phân biệt âm có tần số, biên độ
c/ Năng lượng âm: Sóng âm có mang lượng Năng lượng sóng âm tỉ lệ với bình phương biên độ sóng
Cường độ âm:
o Cường độ âm lượng sóng âm truyền đơn vị thời gian qua đơn vị diện tích đặt thẳng góc với phương truyền âm
o Kí hiệu I ; đơn vị W/m2
o Thí dụ : Lời nói I = 2.10 –3 W/m2 ; cịi xe I = W/m2
Mức cường độ âm :
o Mức cường độ đại lượng để so sánh mức độ to, nhỏ âm o Công thức :
I : Cường độ âm I o :Ngưỡng nghe
o Đơn vị: Bell (B) déciBell (dB) d/ Độ to âm :
Ngưỡng nghe cường độ âm nhỏ gây cảm giác âm Kí hiệu : I o Nếu âm
có tần số từ 10 3 – 5.10 3 Hz I
o = 10 –12 W/m2
Ngưỡng đau: Khi cường độ âm I > 10W/m2 sóng âm gây cảm giác đau nhức tai 4 Nguồn âm-Hộp cộng hưởng:
Xét vật lí nhạc cụ gồm hai phận : nguồn âm hộp cộng hưởng
Hộp cộng hưởng hộp rỗng cộng hưởng âm có tần số khác nhằm tăng cường âm nguồn phát Các loại đàn dây,hộp cộng hưởng thùng đàn
Các loại kèn,sáo:Hộp cộng hưởng thân kèn,sáo…
Nguồn âm vật dao động phát sóng âm: dây đàn , cột khơng khí kèn,sáo …
Trường THPT Võ Minh Đức, Bình Dương