Tài liệu Phân loại và phương pháp giải nhanh vật lý_Chương III: Sóng cơ học pdf

Phân loại và phơng pháp giải nhanh bài tập vật lý Chơng III: Sóng cơ học Chơng III: Sóng cơ học Phần I: kiến thức cơ bản 1. Các dạng ph ơng trình sóng cơ học: 1.1. Các dạng phơng trình của nguồn sóng cơ học: Phơng trình của một nguồn sóng thờng đợc viết dới 3 dạng sau: === t T ataU p 2 coscos fta 2cos (1) 1.2. Phơng trình sóng tại M cách nguồn P một đoạn d (do nguồn P truyền tới): )()( tt P t M UU = === )(2cos)(cos d T t attaU M )(2cos d fta (2a) Phơng trình sóng tại nguồn P cách điểm M một đoạn d : Giả sử: )(2cos x ftaU M = )(2cos dx ftaU P += (2b) 1.3. Phơng trình sóng tổng hợp tại M do hai nguồn U 1 ; U 2 truyền tới: Phơng trình sóng tại hai nguồn U 1 ; U 2 có dạng: ftaUUU 2cos 21 === Phơng trình sóng tại M do các nguồn U 1 ; U 2 truyền tới: )(2cos 1 1 d ftaU M = )(2cos 2 2 d ftaU M = Sóng tổng hợp tại M: )(2cos)(2cos 21 21 d fta d ftaUUU MMM +=+= M U 2 d 1 2 d k=0 k=1 k=2 k=3 k=4 k=5 U 1 1221 2121 cos) 2 (2cos2 2 )(2)(2 cos 2 )(2)(2 cos2 dddd fta d ft d ft d ft d ft a + = + = )(2cos) 2 (2coscos2 2112 += + = ftA dd ft dd aU M (3) Trong đó: Biên độ dao động tổng hợp: 12 cos2 dd aA = (4) Nếu 0cos 12 dd , pha ban đầu của dao động tổng hợp 21 dd + = (5a) Nếu 0cos 12 < dd , pha ban đầu của dao động tổng hợp + = 21 dd (5b) Th.S Lê Văn Thành-Email: levanthanh@pv-power.vn - ĐT:04.33.52.86.81-0989.345.975 Trang 58 Phân loại và phơng pháp giải nhanh bài tập vật lý Chơng III: Sóng cơ học Tại M có dao động cực đại: A=A max =2a khi: 1cos 12 = dd k dd = 12 kdd = 12 (6) Những điểm có dao động cực đại (A=2a) là những điểm có hiệu khoảng cách tới hai nguồn bằng số nguyên lần bớc sóng. Tập hợp những điểm này cho ta họ đờng cong Hypepol nhận P 1 ; P 2 làm tiêu điểm (đờng nét liền). Tại M có dao động cực tiểu: A=0 khi: 0cos 12 = dd 2 )12( 12 += k dd 2 )12( 12 += kdd (7) Những điểm có dao động cực tiểu(A=0) là những điểm có hiệu khoảng cách tới hai nguồn bằng số nguyên lẻ lần nửa bớc sóng. Tập hợp những điểm này cho ta họ đờng cong Hypepol nhận P 1 ; P 2 làm tiêu điểm (đờng nét đứt xen kẽ các đờng dao động cực đại). 1.4. Sóng dừng: Phơng trình sóng tại nguồn P: === t T ataU p 2 coscos fta 2cos (8) Phơng trình sóng tại M do nguồn P truyền tới: )(2cos)(cos l ftattaU MP == M trở thành nguồn phát sóng phản xạ: )5,0(2cos)(2cos === l fta l ftaUU MPM Xét điểm A cách P một khoảng d 1 ; cách M một khoảng d 2 : Sóng tại A do nguồn P truyền tới: )(2cos 1 d ftaU AP = P MA d1 d2 /2 l Sóng tại A do nguồn phản xạ M truyền tới: )5,0(2cos 2 d l ftaU AM = Sóng tổng hợp tại A: )(2cos)(2cos 21 d l fta d ftaUUU AMAPA =+= 2 2 2sin 2 2 2 2sin2 2 2sin 2 2 2sin2 2 )(2)(2 sin 2 )(2)(2 sin2 1121221 2121 dddl l ft a ddlldd ft a d l ft d ft d l ft d ft a ++ = +++ = + = = = 2 22 2sin).(2sin2 1 dl l ftaU A )(2sin2sin2 1 l ft dl a = ) 2 1 (2sin2sin2 1 + l ft dl a (9) Th.S Lê Văn Thành-Email: levanthanh@pv-power.vn - ĐT:04.33.52.86.81-0989.345.975 Trang 59 Phân loại và phơng pháp giải nhanh bài tập vật lý Chơng III: Sóng cơ học Trong đó: Biên độ dao động tổng hợp: 1 2sin2 dl aA = ; Nếu 1 2sin dl 0, pha ban đầu của dao động tổng hợp l 2 = (9a) Nếu 1 2sin dl <0, pha ban đầu của dao động tổng hợp = l 2 (9b) Điều kiện có sóng dừng tại 2 đầu sợi dây: Biên độ dao động tổng hợp tại P bằng 0. A P =0; 0 0 2sin = l ; k l = 2 ; 2 kl = (10) Vậy điều kiện để có sóng dừng tại hai đầu sợi dây là chiều dài dây bằng số nguyên lần nửa bớc sóng. Điều kiện để tại A có dao động với biên độ cực đại A=A max =2a khi: 12sin 1 = dl 2 )12(2 1 += m dl 4 )12( 1 += mdl [ ] 4 )12(2 4 )12( 24 )12( 1 +=+=+= mkmkmld 4 )12( 1 += nd (11) Những điểm có dao động cực đại cách nguồn P những khoảng bằng số nguyên lẻ lần 1/4 bớc sóng. Điều kiện để tại A có dao động với biên độ cực tiểu A=Amin=0 khi: 02sin 1 = dl m dl = 1 2 2 1 mdl = [ ] 2 ) 222 1 mkmkmld === 2 1 nd = (12) Những điểm có dao động cực tiểu cách nguồn P những khoảng bằng số nguyên lần nửa b- ớc sóng. 2. Năng l ợng sóng: 22 2 1 ADE = (14) Trong đó: D là khối lợng riêng của môi trờng truyền sóng. T 2 = là tần số góc của dao động; A là biên độ sóng. Năng lợng sóng trong mặt phẳng tại điểm cách nguồn một khoảng r: R E E o 2 = (15) Năng lợng sóng trong không gian tại điểm cách nguồn một khoảng r: 2 4 R E E o = (16) 3. Sóng âm: 1. Mức cờng độ âm: )(lg10)(lg 00 dB I I B I I L == (17) Th.S Lê Văn Thành-Email: levanthanh@pv-power.vn - ĐT:04.33.52.86.81-0989.345.975 Trang 60 Phân loại và phơng pháp giải nhanh bài tập vật lý Chơng III: Sóng cơ học Trong đó: I là cờng độ âm tại điểm đang xét. I 0 là cờng độ âm chuẩn I 0 =10 -12 W/m 2 2. Cờng độ âm tại điểm cách nguồn phát cờng độ âm I khoảng R là: 2 4 R I I R = (18) 3. Mối quan hệ: Mức cờng độ âm - Cờng độ âm - Khoảng cách tới nguồn âm: 2 2 2 1 2 1 2 2 1 2 1212 12 12 lg 4 4 lglglglg)lg(lg)lg(lglglg R R R I R I I I IIIIII I I I I LL oo oo ====== (19) 4. Tính cờng độ âm tại một điểm khi đ biết khoảng cách và cã ờng độ âm tại điểm khác: 2 2 2 1 1 2 12 lglg R R I I LL == 2 2 2 1 1 2 2 lglg R R L I I L o +== )lg( 2 2 2 2 1 1 10 R R L o I I + = )12lg()lg( 12 )lg( 2 2 2 2 1 1 2 2 2 1 1 2 2 2 1 1 1010.1010. ++ + === R R L R R L R R L o II (W/m 2 ) (20) 4. Hiệu ứng Đốp - ple: Trờng hợp tổng quát: Máy thu và nguồn âm cùng chuyển động: f vV uV f + = ' (21) Trong đó: f là tần số sóng do nguồn âm phát ra; f là tần số âm do máy thu thu đợc; V là vận tốc truyền sóng âm; u là vận tốc chuyển động của máy thu (u>0 nếu máy thu chuyển động lại gần, u<0 nếu máy thu chuyển động ra xa); v là vận tốc chuyển động của nguồn âm (v>0 nếu nguồn âm chuyển động lại gần, v<0 nếu nguồn âm chuyển động ra xa); Phần II: Một số dạng bài tập cơ bản về sóng cơ học Dạng 1: Bài tập về ph ơng trình sóng, các đặc tr ng của ph ơng trình sóng Ví dụ 1: Một dây đàn hồi có nguồn A dao động vuông góc với phơng sợi dây có biên độ a=5cm, chu kỳ T=0,5s, vận tốc truyền sóng v=40(cm/s). Biết tại thời điểm ban đầu nguồn gây dao động đang đi qua vị trí cân bằng theo chiều âm. 1. Viết phơng trình dao động tại A và tại một đểm M cách A khoảng 50cm. 2. Tìm những điểm dao động cùng pha với A. Bài làm Th.S Lê Văn Thành-Email: levanthanh@pv-power.vn - ĐT:04.33.52.86.81-0989.345.975 Trang 61 Phân loại và phơng pháp giải nhanh bài tập vật lý Chơng III: Sóng cơ học 1. Phơng trình dao động có dạng: )2cos()cos( +=+= ftatau A . Trong đó: a=5cm; f=1/T=1/0,5=2(Hz). Tại thời điểm ban đầu t=0: <= == 0cos 0cos av au A A 2/ = Vậy phơng trình dao động tại A là: )2/4cos(5 += tu A (cm). - Phơng trình dao động tại M là: )(2cos x ftau M = . Trong đó: )(20 2 40 cm f v === . Vậy phơng trình dao động tại M là: ))(5,22(2cos5) 20 50 2(2cos5 cmttu M == 2. Những điểm dao động cùng pha với A cách A những khoảng bằng số nguyên lần bớc sóng: l=k=20k (kZ). Ví dụ 2: Trên bề mặt chất lỏng có hai nguồn phát sóng cơ học S 1 , S 2 thực hiện dao động điều hoà với phơng trình: ftauu 2cos 21 == . 1. Chỉ xét những điểm trên bề mặt chất lỏng không dao động cùng phía so với đờng trung trực của đoạn S 1 S 2 . Nếu coi đờng thứ nhất là đờng qua điểm M 1 có hiệu số d 1 - d 2 =3,76cm thì đờng thứ 22 là đờng đi qua điểm M 2 có hiệu số d 1 -d 2 =8,80cm. Cho biết f=125Hz, tìm bớc sóng và vận tốc truyền sóng? 2. Chỉ xét những điểm trên bề mặt chất lỏng dao động với biên độ cực đại và cùng phía so với đờng trung trực của đoạn S 1 S 2 . Nếu coi đờng thứ nhất là đờng qua điểm M 1 có hiệu số d 1 -d 2 =1,50cm thì đờng thứ 6 là đờng đi qua điểm M 2 có hiệu số d 1 -d 2 =2,70cm. Cho biết f=125Hz, tìm bớc sóng và vận tốc truyền sóng? 3. Tìm biên độ và pha ban đầu, viết phơng trình sóng tại điểm M 3 cách S 1 , S 2 những khoảng d 1 =1,77cm; d 2 =1,83cm, biết biên độ dao động tại hai nguồn S 1 , S 2 là a=2mm. 4. Tìm biên độ và pha ban đầu, viết phơng trình sóng tại điểm M 3 cách S 1 , S 2 những khoảng d 1 =1,80cm; d 2 =1,96cm, biết biên độ dao động tại hai nguồn S 1 , S 2 là a=2mm. Bài làm 1. Tại điểm M 1 , M 2 không có dao động nên ta có: [ ] =++= =+= 80,8 2 1)21(2'' 76,3 2 )12( 121 121 kdd kdd )2( )1( Lấy (2)-(1), ta đợc: 04,576,380,8 2 42 == (cm) === = )/(30125.24,0 )(24,0 scmfv cm 2. Tại điểm M 1 , M 2 dao động với biên độ cực đại nên ta có: Th.S Lê Văn Thành-Email: levanthanh@pv-power.vn - ĐT:04.33.52.86.81-0989.345.975 Trang 62 Phân loại và phơng pháp giải nhanh bài tập vật lý Chơng III: Sóng cơ học =+= == 70,2)5('' 50,1 121 121 kdd kdd )4( )3( Lấy (4)-(3), ta đợc: 20,150,170,25 == (cm) === = )/(30125.24,0 )(24,0 scmfv cm 3. Phơng trình dao động tại M 3 do S 1 , S 2 truyền đến: ) 2 (2sincos2 2112 3 dd ft dd aU M + ì ì= Biên độ dao động tổng hợp: )(22 4 cos4 24,0 77,183,1 cos2.2cos2 12 mm dd aA =ì= ì= ì= Do 0 4 coscos 12 = dd nên: Pha ban đầu của dao động tổng hợp 15 24,0 77,183,1 21 = + = + = dd Phơng trình sóng tại M 3 : ))(15125(2sin22 3 mmtU M = 4. Biên độ dao động tổng hợp: )(2 3 2 cos4 24,0 80,196,1 cos2.2cos2 12 mm dd aA =ì= ì= ì= Do 0 3 2 coscos 12 <= dd nên: Pha ban đầu của dao động tổng hợp: 67,1667,14 24,0 80,196,1 21 = + = + = dd Phơng trình sóng tại M 3 : == == ))(67,0125(2sin2)67,16125(2sin2 ))(67,0125(2sin2)67,14125(2sin2 3 3 mmttU mmttU M M Dạng 2: Cho biết khoảng cách giữa hai điểm, tìm độ lệch pha và ng ợc lại Ví dụ: Cho sóng có tần số f =100(Hz), vận tốc truyền sóng là v=80 m/s. 1. Tính độ lệch pha giữa hai điểm trên phơng truyền sóng cách nhau 20 m. 2. Cho biết độ lệch pha giữa hai điểm gần nhau nhất trên phơng truyền sóng là =1,5, tính khoảng cách giữa hai điểm đó. Bài làm Phơng trình sóng tại hai điểm M, N cách nguồn những khoảng d 1 ; d 2 là: Th.S Lê Văn Thành-Email: levanthanh@pv-power.vn - ĐT:04.33.52.86.81-0989.345.975 Trang 63 Phân loại và phơng pháp giải nhanh bài tập vật lý Chơng III: Sóng cơ học )(2cos 1 d ftau M = ; )(2cos 2 d ftau N = Độ lệch pha giữa hai điểm M và N là: )(22)(2)(2 12 21 Rad d dd d ft d ft = == )(2 Rad d = (1) 1. áp dụng (1), ta có: )(50 100/80 20 2 / 22 Rad fv dd == = = 2. áp dụng (1), ta có: )(6,0 2 5,1)100/80( 2 )/( 2 m fv d == = = Dạng 3: Tìm các đặc tr ng vật lý của ph ơng trình sóng bằng ph ơng pháp đồng nhất Ví dụ: Cho phơng trình sóng tại điểm M trên phơng truyền sóng có dạng: ))(10005,0cos(2 cmtxu = . Trong đó x có đơn vị là cm. 1. Tìm các đại lợng f, , a? 2. Tìm ly độ dao động của phần tử tại vị trí có toạ độ x=1m ở thời điểm t=0,1s? Bài làm 1. Phơng trình sóng tại vị trí cách nguồn một khoảng x có dạng: )(2cos x ftau M = (1) Biến đổi phơng trình sóng đ cho về dạng tổng quát, ta có:ã )025,050(2cos2)05,0100cos(2)10005,0cos(2 xtxttxu === (2) Đồng nhất các hệ số của phơng trình (1) và (2) ta đợc: a=2cm; f=50Hz; 025,0 1 = => =40 (cm). 2. Ly độ dao động của phần tử tại vị trí có toạ độ x=1m =100cm tại thời điểm t=0,1s: )(05cos2)100025,01,050(2cos2)025,050(2cos2 cmxtu ==ìì== . Dạng 4: Tìm số vân dao động với biên độ cực đại trong đoạn thẳng cho tr ớc Ví dụ 1: Cho 2 nguồn P 1 , P 2 dao động đồng pha cách nhau một đoạn bằng 40 cm. Sóng do hai nguồn phát ra có tần số f=50Hz. Vận tốc truyền sóng v=5m/s. Tính số vân dao động với biên độ cực đại trong đoạn P 1 P 2 . Bài làm Điều kiện để tại M có dao động với biên độ cực đại là: 212121 PPkddPP = 2121 PP k PP (1) Ta có: )(10)(1,050/5/ cmmfv ==== Th.S Lê Văn Thành-Email: levanthanh@pv-power.vn - ĐT:04.33.52.86.81-0989.345.975 Trang 64 M 1 P P 1 d1 d2 d Phân loại và phơng pháp giải nhanh bài tập vật lý Chơng III: Sóng cơ học áp dụng (1), ta đợc: 10 40 10 40 k 44 k Số vân dao động với biên độ cực đại trong đoạn P 1 P 2 là 9 vân. Ví dụ 2: Cho 2 nguồn P 1 , P 2 dao động đồng pha cách nhau một đoạn bằng 40 cm. Sóng do hai nguồn phát ra có tần số f=50Hz. Vận tốc truyền sóng v=5m/s. Tính số vân dao động với biên độ cực tiểu trong đoạn P 1 P 2 . Bài làm Ta có: )(10)(1,050/5/ cmmfv ==== Điều kiện để tại M có dao động với biên độ cực tiểu là: 212121 2 )12( PPkddPP += 2121 2 )12( 2 . PP k PP + (1) áp dụng (1), ta đợc: )1 10 40.2 .( 2 1 )1 10 40.2 .( 2 1 k 5,35,4 k Số vân dao động với biên độ cực tiểu trong đoạn P 1 P 2 là 8 vân. Ví dụ 3: Cho 2 nguồn P 1 , P 2 , sóng do hai nguồn phát ra có biểu thức lần lợt là: )2cos( 11 += ftau và )2cos( 22 += ftau . 1. Thiết lập phơng trình tính số vân dao động với biên độ cực đại, cực tiểu trong đoạn P 1 P 2. 2. áp dụng sóng do hai nguồn phát ra có bớc sóng =10cm; P 1 P 2 =40cm; 1 =0; 2 =. Bài làm 1. Kiến thức cơ bản Phơng trình sóng tại hai nguồn U 1 ; U 2 có dạng: )2cos( 11 += ftaU ; )2cos( 22 += ftaU Phơng trình sóng tại M do các nguồn U 1 ; U 2 truyền tới: ) 2 (2cos 11 1 d ftaU M += ) 2 (2cos 22 2 d ftaU M += Sóng tổng hợp tại M: ) 2 (2cos) 2 (2cos 2211 21 d fta d ftaUUU MMM +++=+= M U 2 d 1 2 d k=0 k=1 k=2 k=3 k=4 k=5 U 1 ) 2 (cos) 22 (2cos2 2 ) 2 (2) 2 (2 cos 2 ) 2 (2) 2 (2 cos2 21122121 22112211 + + + += +++++ = dddd fta d ft d ft d ft d ft a Th.S Lê Văn Thành-Email: levanthanh@pv-power.vn - ĐT:04.33.52.86.81-0989.345.975 Trang 65 Phân loại và phơng pháp giải nhanh bài tập vật lý Chơng III: Sóng cơ học ) 22 (2cos). 2 (cos2 212112 dd ft dd aU M + + + + = (1) Trong đó: Biên độ dao động tổng hợp: ) 2 (cos2 12 + = dd aA (2) Tại M có dao động cực đại khi: ) 2 (cos2 12 + = dd aA =2a 1) 2 (cos 12 = + dd k dd = + ) 2 ( 12 ) 2 ( 12 = kdd (3) 211221 ) 2 ( PPkddPP = 22 2121 + + PP k PP (4) Tại M có dao động cực tiểu khi: ) 2 (cos2 12 + = dd aA =0 0) 2 (cos 12 = + dd 2 )12() 2 ( 12 += + k dd 2 )12( 12 += kdd (5) 211222 2 )12( PPkddPP += Suy ra: ++ + 2222 2 12 2 PP k PP (6) 2. á p dụng: Số vân dao động với biên độ cực đại: 210 40 210 40 ++ k 5,45,3 k Kết luận có 8 vân dao động với biên độ cực đại. Số vân dao động với biên độ cực tiểu: +++ 10 40.2 12 10 40.2 k 44 k Kết luận: Có 9 vân dao động với biên độ cực tiểu. Ví dụ 4: Hai nguồn phát sóng cơ học cùng pha cùng tần số f=50Hz trên bề mặt chất lỏng, vận tốc truyền sóng v=1m/s. Xét điểm M trên bề mặt chất lỏng có d 1 =O 1 M=15cm, d 2 = O 2 M=21cm và điểm N trên bề mặt chất lỏng có d 1 = O 1 N=22cm, d 2 = O 2 N=14cm. Hỏi có bao nhiêu vân cực đại, bao nhiêu vân cực tiểu trong đoạn MN. Bài làm Th.S Lê Văn Thành-Email: levanthanh@pv-power.vn - ĐT:04.33.52.86.81-0989.345.975 Trang 66 Phân loại và phơng pháp giải nhanh bài tập vật lý Chơng III: Sóng cơ học Bớc sóng cm f v 2 50 100 === Xét điểm M, ta có: 362115 21 === cmdd Vậy M nằm trên vân cực đại bậc k=-3. Xét điểm N, ta có: 481422 21 === cmdd Vậy N nằm trên vân cực đại bậc k=4. Từ trên hình vẽ, ta thấy số vân cực đại trong đoạn MN là 8 vân. Số vân cực tiểu trong đoạn MN là 7 vân. Dạng 5: Tìm chu kỳ, tần số và b ớc sóng của sóng dừng Ví dụ1: Cho sợi dây có chiều dài l, vận tốc truyền sóng trên sợi dây không đổi. Khi tần số sóng là f 1 , trên sợi dây xuất hiện n 1 nút sóng (kể cả hai đầu sợi dây). Khi tần số sóng là f 2 trên sợi dây xuất hiện n 2 nút sóng (kể cả hai đầu sợi dây). Tính tần số f 2 ? áp dụng: f 1 =42Hz; n 1 =15; n 2 =9 Bài làm Khi tần số là f 1 thì: 1 1 1 1 2 )1( 2 )1( f v nnl == (1) Khi tần số là f 1 thì: 2 2 2 2 2 )1( 2 )1( f v nnl == (2) Từ (1) và (2) ta có: 2 2 1 1 2 )1( 2 )1( f v n f v nl == 2 2 1 1 )1()1( f n f n = (3) áp dụng số, từ (3) ta có: 2 19 42 115 f = )(24 2 Hzf = Ví dụ 2: Quan sát hiện tợng sóng dừng trên một sợi dây có chiều dài 36 cm, ngời ta thấy trên sợi dây hình thành ra 5 nút sóng, trong đó có 2 nút nằm tại hai đầu sợi dây. Khoảng thời gian giữa hai thời điểm gần nhất mà sợi dây duỗi thẳng là 0,6s. Tìm vận tốc truyền sóng trên sợi dây? Bài làm Trong một chu kỳ sợi dây duỗi thẳng hai lần, các thời điểm đó cách nhau nửa chu kỳ: Vậy: T/2=0,6s sT 2,1= Trên sợi dây hình thành ra 5 nút sóng, trong đó có 2 nút nằm tại hai đầu sợi dây, do đó có 4 bụng sóng trên sợi dây nên chiều dài sợi dây là: cml 36)2/.(4 == cm18= . Vậy vận tốc tryuyền sóng trên sợi dây là: )/(15 2,1 18 scm T v === . Dạng 6: Dạng bài toán cho biết khoảng cách giữa hai điểm và đặc tính về pha dao động. Tìm các đặc tr ng của sóng. Th.S Lê Văn Thành-Email: levanthanh@pv-power.vn - ĐT:04.33.52.86.81-0989.345.975 Trang 67 [...].. .Phân loại và phơng pháp giải nhanh bài tập vật lý Chơng III: Sóng cơ học Phơng pháp chung: Bớc 1: Dựa vào đầu bài, thiết lập biểu thức độ lệch pha dao động giữa hai điểm theo thông số k (k z ) Bớc 2: Dựa vào khoảng giới hạn của vận tốc, của bớc sóng hoặc tần số để chặn các giá trị của k, từ đó tìm đợc k Bớc 3: Dựa vào k vừa tìm đợc, tìm tiếp các thông số đầu bài yêu cầu Ví dụ 1: Một sóng cơ học. .. 2 4R 4 3 2 2 Vì sóng truyền trong mặt phẳng năng lợng phân bố đều trên chu vi hình tròn nên năng lợng âm tại một điểm cách nguồn khoảng R là: Th.S Lê Văn Thành-Email: levanthanh@pv-power.vn - ĐT:04.33.52.86.81-0989.345.975 Trang 69 Phân loại và phơng pháp giải nhanh bài tập vật lý E= Chơng III: Sóng cơ học Eo 0,6 = = 0,0318 (J) 2R 2 3 3 Cờng độ âm tại vị trí cách nguồn âm khoảng R và (R-l)là: E I1... m) = = 15 Hz = = Vậy: f = f 15 3 2.d 2.0,5 Thay số vào ta đợc: Th.S Lê Văn Thành-Email: levanthanh@pv-power.vn - ĐT:04.33.52.86.81-0989.345.975 Trang 68 Phân loại và phơng pháp giải nhanh bài tập vật lý Chơng III: Sóng cơ học /4 /4 /4 /4 1 Khi chiều dài cột khí ngắn nhất l o=20cm, âm nghe đợc to nhất, vận tốc truyền âm v=340m/s Tìm tần số của sóng âm? /4 Ví dụ: Một âm thoa đặt trên miệng ống khí... ĐT:04.33.52.86.81-0989.345.975 Trang 70 Phân loại và phơng pháp giải nhanh bài tập vật lý Chơng III: Sóng cơ học l Thời gian âm thanh truyền trong không khí là: t 2 = v 2 Ta có: t = t 2 t1 = l (v v 2 ) l l = 1 v 2 v1 v1v 2 l = tv1v 2 0,15.6420.330 = = 52,2(m) v1 v 2 6420 330 Ví dụ 2: Một ô tô có còi phát ra âm thanh với tần số 1000Hz Ô tô đi ra xa ngời quan sát và hớng về một vách đá với vận tốc 10m/s... ) 2 Thay số vào ta đợc: 2 Ví dụ 2: Một sóng cơ học có tần số f=20Hz và bớc sóng trong khoảng 20cm đến 30m/s Biết hai điểm M và N trên phơng truyền truyền sóng cách nhau một khoảng 0,5m luôn dao động đồng pha Tìm vận tốc truyền sóng? Bài làm Vì hai điểm trên phơng truyền sóng dao động đồng pha nên: = 2 d = 2k k = d d d Do min = 0,2m max = 0,3m nên: k max min 0,5 0,5 Thay số vào ta đợc: 0,3... k 2,5 Vậy: = k =2 d 0,5 = = 0,25m v = f = 0,25.20 = 5(m / s ) k 2 Ví dụ 3: Một sóng cơ học có vận tốc truyền sóng v=500cm/s và tần số trong khoảng từ 10Hz đến 20Hz Biết hai điểm M và N trên phơng truyền truyền sóng cách nhau một khoảng 0,5m luôn dao động ngợc pha Tìm bớc sóng? Bài làm Vì hai điểm trên phơng truyền sóng dao động ngợc pha với nhau nên: = 2 d d f = 2 = ( 2k + 1) v Do f min = 10... một âm cơ bản, ta thấy trong ống khí có một sóng dừng ổn định /4 Dạng 7: Bài tập về sóng dừng trong cột khí 2 Hạ mực nớc sao cho chiều dài cột khí l=100cm Tìm số bụng sóng bên trong cột khí của ống? Bài làm 1 Âm thoa dao động, trong ống xảy ra hiện tợng sóng dừng Khi chiều dài cột khí ngắn nhất lo=13cm, âm nghe đợc to nhất do đó tại đáy ống hình thành một nút sóng, miệng ống hình thành 1 bụng sóng nh... ra k bụng sóng khi l=100cm, điều kiện để nghe đợc âm to nhất lúc này là: l =k + 2 4 l =k 80 80 + = 40k + 20 = 100 2 4 k=2 Vậy nếu không kể bụng sóng tại miệng ống, thì số bụng sóng là 2 bụng Dạng 8: Bài tập về cờng độ và năng lợng sóng Ví dụ 1: 1 Một nguồn âm O có công suất I=0,6W, phát một sóng âm có dạng hình cầu Tính c ờng độ âm tại một điểm A cách nguồn là OA=3m 2 Một nguồn O phát sóng trên mặt... ) I 3 = I o 10 3 = 10 12.10 3 = 10 9 (W / m 2 ) Dạng 9: Bài tập về vận tốc sóng âm - Hiệu ứng Đôpple Ví dụ1: Một ngời gõ vào đầu một thanh nhôm, ngời thứ hai áp taivào đầu kia của thanh, nghe thấy hai tiếng gõ cách nhau 0,15s Tính độ dài l của thanh nhôm cho biết tốc độ truyền âm trong nhôm và trong không khí là v1=6420m/s và v2=330m/s Bài làm l Thời gian âm thanh truyền trong thanh nhôm là: t1 = v... lỏng có năng lợng Eo= 0,6W, phát một sóng có dạng hình tròn Tính năng lợng sóng âm tại một điểm A cách nguồn là OA=3m 3 Một ngời đứng cách nguồn âm một khoảng R Khi đi 60m lại gần nguồn âm thì thấy cờng độ âm tăng lên gấp 3 lần Tính R? 4 Cờng độ âm tăng lên bao nhiêu lần nếu mức cờng độ âm tơng ứng tăng 2 ben? Bài làm 1 Vì sóng truyền trong không gian, năng lợng phân bố đều trên diện tích mặt cầu nên . Phân loại và phơng pháp giải nhanh bài tập vật lý Chơng III: Sóng cơ học Chơng III: Sóng cơ học Phần I: kiến thức cơ bản 1. Các dạng ph ơng trình sóng. 63 Phân loại và phơng pháp giải nhanh bài tập vật lý Chơng III: Sóng cơ học )(2cos 1 d ftau M = ; )(2cos 2 d ftau N = Độ lệch pha giữa hai điểm M và