.1 Mô tả sóng hình sin

- Năng lượng sóng: 1 . 2. 2

2

E  D A

 Phương trình sóng:

Giả sử phương trình sóng tại nguồn O có dạng u0  A.cos t thì phương trình sóng tại một điểm M các O một khoảng d là:

. . os 2 M d d u A cos t A c t v                   

Ý nghĩa của phương trình sóng: Tại một thời điểm các định t=const, d=x .Lúc đó uM là một hàm biến thiên điều hòa trong không gian theo biến x với chu kỳ  .

Tại một điểm các định trong môi trường, d=const. Lúc đó uM là một hàm biến thiên điều hòa theo thời gian với chu kỳ T.

 Độ lệch pha:

Độ lệch pha dao động giữa hai điểm M, N bất kỳ trong môi trường truyền sóng cách nguồn lần lượt là d1 và d2 là:  2 1 2 2 MN  d d  d         . 0 d

  sóng tại M nhanh pha hơn sóng tại N 0

d

  Sóng tại N nhanh pha hơn sóng tại M

- Nếu MN 2kthì hai điểm dao động cùng pha. Khi đó khoảng cách gần nhất giữa hai điểm dao động cùng pha thỏa mãn 2πd

λ = k2π → dmin = λ.

- Nếu MN = (2k + 1)π thì hai điểm dao động ngược pha. Khi đó khoảng cách gần nhất giữa hai điểm dao động ngược pha thỏa mãn 2πd

λ = (2k + 1)π → d = (2k+1)λ 2 → dmin = λ 2 - Nếu MN= (2k + 1)π

2 thì hai điểm dao động vuông pha. Khi đó khoảng cách gần nhất giữa hai điểm dao động vuông pha thỏa mãn 2πd

λ = (2k + 1) π 2 → d = (2k+1)λ 4 → dmin = λ 4

2.1.1.2. Giao thoa sóng

 Khái niệm: là hi

ổn định. Các gợn sóng có hình là các tốc vân giao thoa.

Hình 2. 2Minh hoạ

 Giả sử tại hai ngu

1 cos U  A t    Phương trình sóng t 1 2 2 cos cos M U U U  A  t - Biên độ sóng tại M: A A

- Vị trí cực đại giao thoa (Biên đ

 2 1

cos d d 1





 tức là - Vị trí cực tiểu giao thoa (

 2 1 cos d d 0    tức là Những điểm khác dao đ  Xác định sốđiểm dao đ chứa hai nguồn: Cực đại: 2 2 l l k              Giao thoa sóng

m: là hiện tượng gặp nhau của hai sóng tạo nên các g n sóng có hình là các đường hypebol đư thoa.

ạ hiện tượng giao thoa của hai sóng kết hợ i hai nguồn sóng S1 và S2 , phương trình sóng l

1 2 d U A t            và 2 2 2 cos d U A t            . ình sóng tổng hợp tại M là  1 2 2 1 2 cos d d cos d d U U U A t                        2 1 2 cos M d d A A    

i giao thoa (Biên độ dao động bằng 2A) c là d2 d1k với k0, 1, 2,... 

u giao thoa (Biên độ dao động đạt cực tiểu bằng 0) c là d2d1k với k 0, 1, 2,... 

m khác dao động với biên độ 0<a<2A

m dao động với biên độ cực đại, cực tiểu trên đo

2 2 l l k              o nên các gợn sóng ng hypebol được gọi là vận

ợp S1 và S2 ình sóng lần lượt là:

i M là

ng 0)

Cực tiểu: 1 1 2 2 2 2 l l k         

      ( l là khoảng cách giữa hai nguồn )

2.1.1.3. Sóng dừng

 Định nghĩa:

Sóng dừng là hiện tượng sóng tới và sóng phản xạ gặp nhau chúng giao thoa với nhau những điểm dao động với biên độ cực đại gọi là bụng, những điểm không dao động gọi là nút.

 Đặc điểm của sóng phản xạ:

-Khi phản xạ trên vật cản cố định, sóng phản xạ luôn luôn ngược pha với sóng tới ở điểm phản xạ và hai sóng triệt tiêu lẫn nhau ở đó.

-Khi phản xạ trên vật cản tự do, sóng phản xạ luôn luôn cùng pha với sóng tới ở điểm phản xạ và hai sóng tăng cường lẫn nhau ở đó.

-Sóng phản xạ luôn cùng tần số với sóng tới, sóng tới và sóng phản xạ là hai sóng kết hợp.

 Tính chất

- Sóng dừng là trường hợp đặc biệt của giao thoa sóng.

- Khi phản xạ trên vật cản cố định, sóng phản xạ luôn luôn ngược pha với sóng tới ở điểm phản xạ và hai sóng triệt tiêu lẫn nhau ở đó.

- Khi phản xạ trên vật cản tự do, sóng phản xạ luôn luôn cùng pha với sóng tới ở điểm phản xạ và hai sóng tăng cường lẫn nhau ở đó.

- Sóng phản xạ luôn cùng tần số với sóng tới, sóng tới và sóng phản xạ là hai sóng kết hợp

- Khoảng cách giữa hai nút sóng hay hai bụng sóng bất kỳ:

2

d k

 , k=1,2,3,.

- Khoảng cách giữa một bụng sóng với một nút sóng bất kỳ: (2 1) 4

d k 

 

- Thời gian hai lần dây duỗi thẳng liên tiếp:

2

T t

 

- Bề rộng bụng sóng là 4a

- Hai đầu cố định:

2

l k



- Một đầu tự do, một đầu cố định: (2 1) 4

l k 

 

2.1.1.4. Sóng âm:

 Định nghĩa: Sóng âm là sóng cơ học mà tai con người có thể cảm nhận được. Sóng âm có tần số nằm trong khoảng 16Hz đến 20.000 Hz.

 Môi trường truyền âm, vân tốc âm:

-Môi trường truyền âm có thể là rắn, lỏng, khí và không truyền được trong chân không.

- Vận tốc truyền âm phụ thuộc vào tính đàn hồi, mật độ và nhiệt độ của môi trường. Vận tốc truyền âm trong chất rắn là lớn nhất, sau đó là chất lỏng và chất rắn.

- Vì sóng âm là một loại sóng cơ học nên nó cũng có các đặc trưng như các loại sóng cơ khác, cũng có phản xạ và giao thoa.

 Đặc trưng vật lí

- Tần số âm nghe được: Từ 16 Hz đến 20.000 Hz - Cường độ âm và mức cường độ âm:

Cường độ âm tại một điểm là năng lượng truyền trong một đơn vị thời gian qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền âm tại điểm đó.

Biểu thức: 2 2 . 4 4 E E P P I S t r t r S     Đơn vị W /m2

E (J): là năng lượng của sóng

P (W): công suất phát âm của nguồn S (m2 ): diện tích. S 4r2 Mức cường độ âm: 0 log I L I  (B) 0 10log I L I

 (dB) ; I0 là mức cường độ âm chuẩn (1012 W /m2 )

-Độ cao của âm là một đặc trưng sinh lí gắn liền với đặc trưng vật lí tần số âm. Âm càng cao khi tần số càng lớn.

- Độ to của âm là một đặc trưng sinh lí gắn liền với đặc trưng vật lí mức cường độ âm. Âm càng to khi mức cường độ âm càng lớn.

- Âm sắc là một đặc trưng sinh lí, giúp ta phân biệt âm do các nguồn âm khác nhau phát ra. Âm sắc có liên quan mật thiết với đồ thị dao động âm.

 Nhạc âm

- Tạp âm là âm có tần số không xác định.

- Nhạc âm là những âm phát ra từ các nhạc cụ nghe êm ái, dễ chịu, là những dao động tuần hoàn.

- Hoạ âm nhạc cụ phát ra một âm có tần số f0, gọi là âm cơ bản, thì bao giờ nhạc cụ đó cũng đồng thời phát ra một loạt âm có tần số là một số nguyên lần âm cơ bản 2 f0, 3 f0.... Các âm này gọi là các hoạ âm.

Khi phát ra âm dây đàn và cột khí đều tạo ra sóng dừng

- Với dây đàn hai đầu cố định hoặc ống sáo hở hai đầu có sóng dừng khi chiều dài của dây thoả mãn điều kiện

2

k

l 



k =1 ta có âm cơ bản ứng với 0 2

v f

l



k=2,3,4… ta có hoạ âm bậc 2,3,4…ứng với tần số 2 ,3 , 4 .f0 f0 f0 …

- Với ống sáo một đầu hở có sóng dừng khi chiều dài của dây thoả mãn điều kiện 2 1

4

k

l 

k= 0 ta có âm cơ bản với tần số 0 4

v f

l



k=1,2,3… ta có hoạ âm bậc 3,5,7…ứng với tần số 3 ,5 ,7 .f0 f0 f0 …( Trường hợp này chỉ có hoạ âm bậc lẻ)

2.1.2. Bài tập mức độ biết

Ví dụ về xác định câu hỏi ở cấp độ biết: Câu hỏi “ Khi nói về sóngcơ học, phát biểu nào sau đây là sai?

A.Sóng cơ học là sự lantruyền daođộng cơ học trong môi trường vật chất. B.Sóng cơ học truyền được trong tất cảcác môi trường rắn,lỏng, khí và chân không.

C.Sóng cơ học có phương dao động vuông góc với phươngtruyền sóng là sóng ngang.

D.Sóng âmtruyền trong không khí là sóng dọc.”

Để xác định được phương án chính các cho câu hỏi này, HS cần nhớ được khái niệm sóng cơ học là gì ? Và nhớ được sóng âm là gì, sóng dọc là gì, môi trường sóng dọc có thể truyền qua ? Căn cứ chuẩn kiến thức kỹ năng, và bảng 1.2 tôi xác định câu hỏi này thuộc cấp độ biết. Tương tự như vậy tôi phân loại và xây dựng được các câu hỏi dưới đây.

 Bài tập trắc nghiệm: Câu 1: Sóng cơ là:

A. Sự truyền chuyển động cơ trong không khí B. Những dao động cơ lan truyền trong môi trường C. Chuyển động tương đối của vật này so với vật khác D. Sự co dãn tuần hoàn giữa các phần tử của môi trường Câu 2: Sóng dọc là sóng có phương dao động

A. nằm ngang.

B. trùng với phương truyền sóng.

C. vuông góc với phương truyền sóng. D. thẳng đứng.

Câu 3.[8]: Một nguồn sóng trên mặt nước dao động với phương trình 5cos 2 4 u t        

 (cm). Biên độ của nguồn sóng có giá trị bằng?

A. 0.5 cm B. 5 cm

C. 5 m D. 0.5 m

Câu 4.[6]: Chu kì sóng là

A. chu kỳ của các phần tử môi trường có sóng truyền qua. B. đại lượng nghịch đảo của tần số góc của sóng

C. tốc độ truyền năng lượng trong 1 (s).

D. thời gian sóng truyền đi được nửa bước sóng.

Câu 5.[ĐH-2015]: Một sóng cơ có tần số f lan truyền trong môi trường vật chất đàn hồi với vận tốc v, khi đó bước sóng được xác định theo công thức:

A.  v f. B. v f   C.  2vf D. 2v f  

Câu 6: Sóng ngang là sóng có phương dao động A. nằm ngang.

B. trùng với phương truyền sóng.

C. vuông góc với phương truyền sóng. D. thẳng đứng.

Câu 7.[ĐH-2009]: Bước sóng là khoảng cách giữa hai điểm

A. trên cùng một phương truyền sóng mà dao động tại hai điểm đó ngược pha.

B. gần nhau nhất trên cùng một phương truyền sóng mà dao động tại hai điểm đó cùng pha.

C. gần nhau nhất mà dao động tại hai điểm đó cùng pha.

D. trên cùng một phương truyền sóng mà dao động tại hai điểm đó cùng pha.

Câu 8: Sóng cơ ngang không truyền được trong các chất: A. Rắn, lỏng và khí

B. Rắn và lỏng

C. Rắn và khí D. Khí

Câu 9.[8]: Nếu hai sóng kết hợp và dao động đồng pha thì điều kiện để có cực đại giao thoa tại mỗi điểm là hiệu đường đi của hai sóng tới điểm đó là:

A. d2d1k B. d2d12k1 C. d2d1 D. 2 1 2 d d k  

Câu 10.[8]: Trong hiện tượng giao thoa sóng với hai nguồn đồng pha, cùng biên độ. Những điểm trong vùng giao thoa không giao động khi hiệu đường đi của sóng từ hai nguồn là?kZ

A. 2 k B. 2 2 k C. 2 1 2 k   D. 2 1 4 k  

Câu 11.[2]: Nguồn sóng kết hợp là các nguồn sóng có A. cùng tần số.

B. cùng biên độ.

C. Độ lệch pha không đổi theo thời gian. D. Cùng tần số và hiệu số pha không đổi.

Câu 12: Đối với hai nguồn sóng kết hợp ngược pha, độ lệch pha có giá trị bằng ? A.    B. 2     C.  0 D. 4    

Câu 13.[6]: Điều kiện để có giao thoa sóng là A. hai sóng chuyển động ngược chiều nhau

B. hai sóng cùng tần số và có độ lệch pha không đổi giao nhau C. hai sóng có cùng bước sóng giao nhau

D. hai sóng có cùng biên độ, cùng tốc độ giao nhau. Câu 14.[2]: Hiện tượng giao thoa sóng là hiện tượng

A. giao thoa của hai sóng tại một điểm của môi trường B. tổng hợp của hai giao động

C. tạo thành các gợn lồi lõm

D. hai sóng, khi gặp nhau có những điểm chúng luôn luôn tăng cường nhau, có những điểm chúng luôn luôn triệt tiêu nhau.

Câu 15.[3]: Để có sóng dừng trên sợi dây hai đầu cố định, cần có điều kiện nào? A. 2 l k  B. lk C. 2 l   D. 2 1 4 l k   

Câu 16.[2]: Câu nào sau đây là đúng khi nói về sóng dừng? A. Tại điểm phản xạ, sóng phản xạ luôn cùng pha với sóng tới B. Tại điểm phản xạ, sóng phản xạ luôn ngược pha với sóng tới

C. Khi phản xạ trên vật cản cố đinh, tại đểm phản xạ sóng phản xạ luôn ngược pha với sóng tới

D. Khi phản xạ trên các vật cản tự do thì tại điểm phản xạ, sóng phản xạ luôn ngược pha với sóng tới

Câu 17: Ta quan sát thấy hiện tượng gì khi trên một sợi dây có sóng dừng: A. Tất cả các phần tử trên dây đều đứng yên

B. Trên dây có những bụng sóng xen kẽ với nút sóng

C. Tất cả các phần tử trên dây đều dao động với biên độ cực đại

D. Tất cả các phần tử trên dây đều chuyển động với cùng vận tốc Câu 18: Một sợi dây căng ngang đang có sóng dừng. Sóng truyền trên dây có bước sóng là . Khoảng cách giữa hai nút liên tiếp là:

A.  B. 2 C.  / 4 D./ 2 Câu 19.[8]: Các đặc trưng sinh lí của âm gồm có:

A. Độ cao, âm cơ bản, họa âm B. Độ to, độ cao

D. Cường độ âm, mức cường độ âm Câu 20.[8]: Đơn vị của mức cường độ âm là:

A. W /m2 B.  C. T D. B Câu 21.[4]: Khi nói về sóng âm, phát biểu nào sau đây là sai?

A. Ở cùng một nhiệt độ, tốc độ truyền sóng âm trong không khí nhỏ hơn tốc độ truyền sóng âm trong nước.

B. Sóng âm truyền được trong các môi trường rắn, lỏng và khí. C. Sóng âm trong không khí là sóng dọc.

D. Sóng âm trong không khí là sóng ngang. Câu 22.[8]: Phát biểu nào sau đây không đúng?

A. Sóng âm chỉ truyền được trong không khí

B. Sóng đàn hồi có tần số lớn hơn 20000 Hz gọi là sóng siêu âm C. Sóng đàn hồi có tần số nhỏ hơn 16 Hz gọi là sóng hạ âm D. Sóng âm và sóng cơ học có cùng bản chất vật lí

Câu 23.[5]: Độ cao của âm là một đặc trưng sinh lí của âm phụ thuộc vào A. Tần số âm

B. Vận tốc âm

C. Năng lượng âm D. Độ to của âm

Câu 24.[5]: Độ to của âm là một đặc trưng sinh lí của âm gắn liền với A. Cường độ âm

B. Biên độ giao động của âm

C. Mức cường độ âm D. Tần số âm

Câu 25.[5]: Hãy chọn câu đúng: Cường độ âm được xác định bằng

A. Áp suất tại một điểm trong môi trường mà sóng âm truyền qua

B. Biên độ dao động của các phần tử của môi trường ( tại điểm mà sóng âm truyền qua )

C. Năng lượng mà sóng âm chuyển trong một đơn vị thời gian qua một đơn vị diện tích ( đặt vuông góc với phương truyền sóng )

D. Cơ năng toàn phần của một thể tích đơn vị của môi trường tại điểm mà sóng âm truyền qua

A. từ 0 đến 15 Hz B. từ 10 đến 100 Hz

C. từ 16 đến 20 000 Hz D. từ 20 đến 16 000 Hz Câu 27.[3]: Hộp cộng hưởng có tác dụng

A. làm tăng tần số của âm B. làm tăng cường độ âm

C. làm giảm bớt cường độ âm D. làm giảm độ cao của âm Câu 28.[2]: Âm sắc là

A. màu sắc của âm thanh.

B. một tính chất của âm giúp ta phân biệt các nguồn âm. C. một đặc trưng sinh lí của âm.

D. một đặc trưng vật lí của âm.

Câu 29: Trong công thức tính mức cường độ âm

0 log I

L

I

 (B), I0 là mức cường độ âm chuẩn và có giá trị bằng

A. 10-10 W /m2B.10-12W /m2C.10-10 W/m D.10-12W/m