Sự chuyển động tương đối của nguồn âm và của quan sát viên gây ra sự biến đổi tần số của âm nhận được; Hiện tượng đó được gọi là hiện tượng Doppler. Thực nghiệm cho thấy, khi nguồn âm tiến lại gần quan sát viên, tần số mà quan sát viên nhận được cao hơn tần số do nguồn âm đã phát ra. Trường hợp nguồn âm đi ra xa quan sát viên, người đó nhận được tần số thấp hơn tần số của nguồn phát.
tức là tần số mà quan sát viên nhận được thấp hơn tần số nguồn phát ra.
Ví dụ: Một đoàn tàu khi chạy qua sân ga với vận tốc 60km/h phát ra một tiếng còi có tần số f = 1000Hz. Hỏi người quan sát viên đứng tại sân ga nghe thấy tiếng còi với tần số bằng bao nhiêu ? (cho biết vận tốc truyền âm là 320m/s)
Ta có:
***&&&***
1. Sự hình thành sóng cơ, sóng ngang và sóng dọc, mặt đầu sóng, mặt sóng. 2. Vận tốc truyền sóng, chu kỳ, tần số, bước sóng.
3. Biểu thức dao động mà sóng truyền qua tại một điểm, hàm sóng dạng tổng quát. 4. Năng lượng, mật độ, năng thông của sóng.
5. Giao thoa và sóng dừng, các điểm dao động có biên độ cực đại và cực tiểu. 6. Ðặc điểm của sóng âm, công suất rung và cường độ âm tương đối
7. Ứïng dụng của siêu âm trong kỹ thuật. 8. Hiệu ứng Doppler.
BÀI TẬP***&&&*** ***&&&***
1. Xác định bước sóng nếu khoảng cách giữa bụng thứ nhất và bụng thứ tư của một sóng dừng là 15 cm. Nếu một bụng được thay bằng một nút, bước sóng lúc đó thay đổi thế nào ?
2. Dọc theo một ống hình trụ đường kính 5 cm chứa không khí có một sóng hình sin truyền qua. Mật độ năng lượng và tần số của sóng bằng 8 10 -3 J/m2 và 300Hz .Tính năng lượng của sóng truyền qua tiết diện vuông góc của ống trong một chu kỳ. Tính mật độ năng lượng trung bình, mật độ năng lượng cực đại của môi trường truyền sóng nếu biết nhiệt độ của không khí là 200C và ở nhiệt độ đó vận tốc truyền sóng là 330 m/s.
3. Giọng nói phát ra âm thanh đều theo mọi phương. Cho rằng ở bán kính cách nguồn âm 5 m, cường độ âm có giá trị là 60 dB. Vậy ở bán kính 50m thì cường độ âm là bao nhiêu ?
4. Người ta nghe còi ô-tô thấy rằng khi ô-tô đến gần thì tần số cơ bản của còi ô-tô cao hơn 9/8 lần so với khi ô-tô đi ra xa. Tính vận tốc của ô-tô. Biết vận tốc truyền âm là 340 m/s.
5. Tại hai điểm S1 và S2 cách nhau 10 cm trên mặt nước, ta tạo hai sóng kết hợp có biểu thức U1 = U2= 2sin 100(t (cm). Vận tốc truyền sóng trên mặt nước là 1 m/s. Gọi O là trung điểm của S1 và S2, M là một điểm nào đó trên trung trực của đoạn S1S2 và cách O một đoạn x. Hãy xác định x sao cho sóng tại M cùng pha với sóng tại S1 và S2 . Tìm số dãy cực đại, số dãy cực tiểu trong môi trường và xác định vị trí các điểm dao động cực đại, các điểm đứng yên trên đoạn S1S2.
CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM
1. Mũi nhọn của âm thoa dao động với tần số 440 Hz được để chạm nhẹ vào mặt nước yên lặng. Trên mặt nước ta quan sát khoảng cách giữa hai nhọn sóng liên tiếp là 2mm. Vận tốc truyền sóng là :
a) 0.88 m/s b) 880cm/s c) 22 m/s d) 220 cm/s e) 44 cm/s
2. Mật độ năng lượng của âm thanh thay đổi thế nào khi ta tăng tần số của âm thanh lên 4 lần và làm giảm mật độ phân tử của môi trường đi phân nửa:
a) Tăng 6 lần. b) Giảm 4 lần. c) Tăng 8 lần. d) Giảm 2 lần. e) Tăng 2 lần.
3. Quan sát sóng dừng trên một sợi dây có chiều dài 130 cm, ta thấy đầu cố định là nút thứ nhất, đầu nguồn phát dao động là một bụng thứ 7 thì bước sóng cùa dao động truyền qua dây là:
a) 45 cm b) 50 cm c) 40cm d) 35cm e) 30 cm
4. Một khối khí có nhiệt độ 20 0C thì vận tốc truyền âm của nó là 300 m/s. Khi nhiệt độ của khối khí là 10 0C thì vận tốc truyền âm qua nó là:
a) 450 m/s b) 600 m/s c) 150 m/s d) Nhỏ hơn 300 m/s e) Lớn hơn 300 m/s
5. Nốt la5 chuẩn có tần số 435 Hz Thì nốt Ðo5 chuẩn có tần số là : a) 235 Hz b) 260 Hz c) 350 Hz d) 870 Hz e) 218 Hz
6. Hai ô tô cùng chạy trên một đường thẳng từ hai đầu đến gặp nhau với vận tốc lần lượt là 70 km/h và 50 km/h. Xe thứ nhất phát ra tiếng kèn có công suất lớn với tần số là 3000 Hz. Xe thứ hai nghe được tiếng kèn có tần số bằng:
a) 3370 Hz b) 5000 Hz c) 3000 Hz d) 250 Hz e) 300 Hz
PHÂN TÍCH NHỮNG CÂU PHÁT BIỂU ĐÚNG SAI
***&&&*** 1. Sóng trên mặt nước là sóng dọc.
3. Khi nguồn phát âm thanh và nguồn thu nhận âm thanh chuyển động cùng phương và cùng vận tốc ta sẽ quan sát hiệu ứng Doppler.
4. Sóng có tần số càng lớn thì mật độ năng lượng sóng trung bình càng lớn. 5. Dao động tại những điểm càng xa nguồn sóng thì biên độ tại đó càng nhỏ. 6. Khi quan sát giao thoa của sóng cơ ,những điểm mà hiệu số khoảng cách giữa
chúng đến hai nguồn bằng một số nguyên lần bước sóng sẽ dao động mạnh nhất. 7. Công suất rung cực đại ứng với âm có cường độ tương đối là 65 dB.
8. Khi có sóng dừng trên dây ,khoảng cách giữa hai nút liên tiếp là một phần tư bước sóng.
9. Siêu âm có thể dùng để chuẩn đoán những bệnh về xương.
10. Công suất rung của một âm thanh càng lớn thì cường độ của âm thanh đó càng lớn .