Điều kiện xảy ra hiện tượng giao thoa giữa hai sóng: trong môi trường truyền sóng hai sóng kết hợp, dao động cùng phương gặp nhau.. Công thức liên hệ giữa chu kì T, tần số f, tốc độ v[r]
(1)CHƯƠNG II SÓNG CƠ VÀ SÓNG ÂM Sóng Sóng là dao động lan truyền không gian theo thời gian môi trường vật chất Sóng ngang: Sóng ngang là sóng có phương dao động các phần tử sóng vuông góc với phương truyền sóng Sóng ngang truyền môi trường rắn và trên mặt nước Sóng dọc: Sóng dọc là sóng có phương dao động các phần tử Phương truyền sóng sóng trùng với phương truyền sóng Phương dao động Sóng dọc truyền các môi trường rắn, lỏng, khí 2.Các đại lượng đặc trưng sóng Tốc độ truyền sóng v: Là tốc độ truyền dao động môi trường Trong môi trường xác định thì tốc độ truyền sóng là xác định phương truyền s óng Tốc độ truyền sóng phụ thuộc vào chất môi trường truyền sóng (vrắn > vlỏng > vkhí) dao động Phương Chu kì sóng T: Chu kì sóng là chu kì dao động các phần tử vật chất có sóng truyền qua Tần số sóng f: Tần số sóng là tần số các phần tử dao động có sóng truyền qua Bước sóng (m): Bước sóng là quãng đường sóng truyền chu kì Khoảng cách giữa hai phần tử dao động cùng pha gần nằm trên cùng phương truyền sóng bước sóng Các điểm cách số nguyên lần bước sóng thì dao động cùng pha có sóng truyến qua v f Biên độ sóng A: Biên độ sóng là biên dao động các phần tử sóng có sóng truyền qua Năng lượng sóng: Năng lượng sóng là lượng dao động các phần tử môi trường có sóng truyền qua Quá trình truyền sóng là quá trình truyền lượng Phương trình sóng: Phương trình dao động nguồn O: uO =A cos ωt thì phương trình dao động x πx ) phần tử môi trường điểm M bất kì có tọa độ x là: u M (t)= A cos ω(t − )=A cos(ωt − v λ Phương trình này cho biết li độ u phân tử có tọa độ x vào thời điểm t Đó là hàm vừa tuần hoàn theo thời gian vừa tuần hoàn theo không gian Công thức tính độ lệch pha giữa hai điểm cách khoảng d trên cùng phương truyền sóng πd Δϕ= λ 3.Hiện tượng giao thoa sóng (hiện tượng đặc trưng sóng) Hiện tượng giao thoa sóng: Hiện tượng giao thoa sóng là tượng hai sóng gặp thì có những điểm chúng luôn tăng cường lẫn nhau, có những điểm chúng luôn triệt tiêu lẫn Hai nguồn kết hợp: Hai nguồn dao động cùng tần số( hay chu kì) và có hiệu số pha không đổi theo thời gian Điều kiện xảy tượng giao thoa hai sóng: môi trường truyền sóng hai sóng kết hợp, dao động cùng phương gặp Dao động điểm vùng giao thoa: Giả sử phương trình sóng hai nguồn kết hợp O1 và O2 cách khoảng l là: M uS1 = A cos( ωt+ ϕ1 ) và uS2 = A cos(ωt+ ϕ2 ) Xét điểm M cách hai nguồn lần lược là d1 = O1M và d2 = O2M d1 d2 d1 thì phương trình sóng M hai nguồn O1 và O2 truyền đến là: u1M = Acos2 (ωt +ϕ − π S1 λ ) S2 Công thức liên hệ giữa chu kì T, tần số f, tốc độ v và bước sóng λ : λ=v T = (2) và u2M = Acos2 (ωt +ϕ − π d2 ) λ Phương trình sóng tổng hợp M: uM = u1M + u2M => uM = 2Acos [ π d − d Δϕ + λ ] [ cos ωt − π d 1+ d ϕ1 + ϕ2 + λ ] d − d Δϕ + , Δϕ=ϕ2 −ϕ λ Số cực đại giao thoa trên đoạn nối hai nguồn (không tính vị trí hai nguồn): l Δϕ l Δϕ − + <k < + (k Z ) Số cực đại số giá trị k λ λ Số cực tiểu giao thoa trên đoạn nối hai nguồn (không tính vị trí hai nguồn): l Δϕ l Δϕ − − + <k< − + (k Z ) Số cực tiểu số λ 2 λ 2 giá trị k Biên độ sóng tổng hợp M: AM = 2A | [ cos π ]| a Hai nguồn dao động cùng pha: Vị trí các cực đại giao thoa: d2 – d1 = k λ ; (kZ) l l k Số cực đại giao thoa trên đoạn nối hai nguồn (không tính vị trí hai nguồn): Vị trí các cực đại giao thoa: d1 – d2 = (2k+1) (kZ) l l k Số cực tiểu giao thoa trên đoạn nối hai nguồn (không tính hai nguồn): b Hai nguồn dao động ngược pha: Vị trí các cực đại giao thoa: d1 – d2 = (2k+1) (kZ) l l k Số cực đại giao thoa trên đoạn nối hai nguồn (không tính hai nguồn): Vị trí các cực tiểu giao thoa: d2 – d1 = k λ ; (kZ) l l k Số cực tiểu giao thoa trên đoạn nối hai nguồn (không tính vị trí hai nguồn): c Hai nguồn vuông pha Số cực đại giao thoa trên đoạn nối hai nguồn số cực tiểu(không tính hai nguồn): l l l − − <k < − λ λ d Chú ý: Với bài toán tìm số đường dao động cực đại và không dao động giữa hai điểm M, N cách hai nguồn là d1M, d2M, d1N, d2N Đặt dM = d1M - d2M ; dN = d1N - d2N và giả sử dM < dN Hai nguồn dao động cùng pha: Hai nguồn dao động ngược pha: Cực đại: d < k < d Cực đại:dM < (k+0,5) < dN M N Cực tiểu: dM < (k+0,5) < dN Cực tiểu: dM < k < dN Sóng dừng Định nghĩa: Sóng dừng là sóng có các nút và các bụng cố định không gian (3) Đặc điểm Khoảng cách giữa hai nút sóng hay hai bụng sóng liên tiếp trên phương truyền sóng là λ Khoảng cách giữa nút và bụng sóng liên tiếp trên phương λ truyền sóng là A P Điều kiện có sóng dừng Sóng dừng có hai đầu cố định (nút sóng): Chiều dài sợi dây N N N N N B B B B λ phải số nguyên lần nửa bước sóng l = k với k = 1, 2, 3,…; số bụng k, số nút số bụng Sóng dừng có đầu cố định (nút sóng) và đầu tự (bụng sóng):Chiều dài sợi dây phải λ B N số lẻ A ụ úP λ n t l = (2k+ 1) ) với k = 0, 1, 2,…; số bụng = số nút = k+1 g 5.Các khái niệm sóng âm Định nghĩa: Sóng âm là những sóng học lan truyền môi trường vật chất Âm nghe được: âm có tần số từ 16Hz-20000Hz Hạ âm, siêu âm Âm có tần số 16Hz gọi là sóng hạ âm Âm có tần số trên 20000Hz gọi là sóng siêu âm Đặc trưng vật lý âm Đặc trưng sinh lí âm Tần số Độ cao Cường độ âm và mức cường độ âm Độ to Đồ thị dao động âm Âm sắc Cường độ âm I: là lượng âm truyền qua đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền W P I S t S (W/m2) Với âm, đơn vị thời gian P:công suất âm S: diện tích âm truyền qua (m2) I I Mức cường độ âm: L (dB) = 10lg hay L(B) = lg , I0 :cường độ âm chuẩn = 10-12W/m2 I0 I0 Nhạc âm là những âm có tần số xác định Tạp âm là những âm có tần số không xác định Âm - họa âm: Một nhạc cụ phát âm có tần số f0 thì có khả phát âm có tần số 2f0,3f0 … Âm có tần số f0 là âm Âm có tần số 2f0,3f0… là các họa âm Tập hợp các họa âm gọi là phổ nhạc âm (Đồ thị dao động âm) v ± vM f Hiệu ứng Đốp- Ple: f’ = v ± vs + Trong đó v là tốc độ truyền âm so với môi truờng, vM là tốc độ máy thu, vs là tốc độ nguồn âm, f là tần số âm phát ra, f’ là tần số âm máy thu thu + Chuyển động lại gần thì trên lấy dấu cộng lấy dấu trừ và ngược lại (4)