Sóng cơ là dao động cơ lan truyền trong một môi trường.
Dựa vào cách truyền sóng, người ta chia sóng cơ ra thành hai loại: Sóng dọc và
sóng ngang. Sóng dọc là sóng trong đó các phần tử môi trường dao động theo phương trùng với phương truyền sóng. Sóng ngang là sóng trong đó các phần tử của
môi trường dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng.
Sự truyền của một sóng hình sin trên một sợi dây đàn hồi được thể hiện trong hình 2.1.
Truyền cho phần tử 0 một dao động theo phương thẳng đứng có chu kì T.
- Ở thời điểm ban đầu t = 0, tất cả các phần tử của dây đều đứng yên ở vị trí I. - Trong khoảng thời gian t = T/4, phần tử 0 chuyển động từ vị trí cân bằng lên vị trí cao nhất. Trong khi đó lực liên kết đàn hồi kéo phần tử 1 chuyển động theo, nhưng chậm hơn. Cũng như thế chuyển động được truyền đến phần tử 2 sau phần tử 1. Dây có vị trí II.
- Phần tử 0 tiếp tục dao động và dao động này lần lượt được truyền cho các phần tử tiếp theo của dây. Các phần tử này thực hiện dao động cùng tần số, cùng biên độ với phần tử 0 nhưng trễ pha hơn.
Các đặc trưng của một sóng hình sin gồm chu kì sóng T (hoặc tần số sóng f), biên độ sóng, tốc độ sóng, bước sóng và năng lượng sóng.
Chu kì T (hoặc tần số) của sóng là chu kì dao động (hoặc tần số dao động) của một
phần tử môi trường có sóng truyền qua và cũng bằng chu kì dao động (hoặc tần số dao động) của nguồn phát sóng.
Biên độ sóng A là biên độ dao động của một phần tử môi trường có sóng truyền qua. Bước sóng là quãng đường mà sóng truyền được trong một chu kì. Hai phần tử
nằm trên cùng một phương truyền sóng, cách nhau một bước sóng thì dao động đồng pha với nhau.
Tốc độ truyền sóng v là tốc độ lan truyền dao động trong môi trường. Đối với mỗi
môi trường xác định, tốc độ truyền sóng có giá trị không đổi.
Năng lượng sóng là năng lượng truyền cho các phần tử của môi trường để chúng
thực hiện dao động.
Phương trình sóng:
+ Giả sử phương trình dao động tại nguồn O là: uO = A.cosωt
với uO là li độ của O so với vị trí cân bằng của nó, A là biên độ dao động của phần
tử tại O.
+ Phương trình dao động của phần tử môi trường tại điểm M là:
uM = Acos t x v = Acos2π x T t
Trong phương trình, T là chu kì sóng, f = 1/T là tần số của sóng, nó bằng tần số dao
động của nguồn phát sóng, lượng 2π x T t
là pha của sóng tại M vào thời điểm t,
đại lượng = vT là bước sóng.
Phương trình này cho biết li độ u của phần tử có toạ độ x vào thời điểm t, đó là một hàm vừa tuần hoàn theo thời gian và vừa tuần hoàn theo không gian. Thật vậy, cứ sau mỗi chu kì T thì dao động tại một điểm trên trục Ox lại lặp lại giống như cũ. Và cứ cách nhau một bước sóng trên trục Ox thì dao động tại các điểm lại giống hệt nhau (dao động đồng pha với nhau). Vậy quá trình truyền sóng là một quá trình tuần hoàn theo thời gian và trong không gian với các đặc trưng là chu kì T và bước sóng . Tính lưỡng tuần hoàn là một đặc tính quan trọng của sóng.
