Hỡnh minh họa bài 2 dạng 4

+ Xột súng truyền theo mặt cầu

+ Tỡm cỏc đặc trưng vật lý và đặc trưng sinh lý của súng õm. 2. Kiến thức xuất phỏt:

+ Cỏc đặc trưng vật lý và đặc trưng sinh lý của súng õm : cường độ õm, ngưỡng nghe, mức cường độ õm...

+ Đặc điểm của súng cầu.

3. Những khú khăn đối với học sinh

+ Tớnh độ lớn cường độ õm tại cỏc điểm khỏc nhau. + Xột sự phõn bố đều năng lượng trờn mặt súng cầu. + Khỏi niệm ngưỡng nghe.

4. Hướng dẫn học sinh vượt qua khú khăn

 Xỏc định cường độ õm tại cỏc điểm cỏch loa 1m, 5m?

+ Xỏc định biểu thức cường độ õm tại một điểm cỏch loa một khoảng r ? + Năng lượng súng trờn đơn vị diện tớch mặt cầu trong một đơn vị thời gian bằng bao nhiờu?

 Xỏc định mức cường độ õm tại cỏc điểm cỏch loa 1m : 5m?

 Khỏi niệm ngưỡng nghe? Ngưỡng nghe của tai người này tương ứng với cường độ õm tại điểm nào trước loa?

+ Xỏc định cường độ õm tại điểm C cỏch loa 100m? Từ đú, suy ra ngưỡng nghe của tai người đú?

5. Kết quả và biện luận + LB = 56 dB

+ Vì tại C khơng cịn nghe đ−ợc âm nữa nên c−ờng độ âm tại C chính là

ng−ỡng nghe. Vậy ng−ỡng nghe của ng−ời đó là Imin = IC = 10-9 W/m2

Bài 3: Hai cỏi loa nối với cựng một mỏy tăng õm, đặt tại hai điểm S1S2 cỏch nhau 4,2m, phỏt ra một õm đơn cú tần số f = 1000Hz. O là điểm trờn trung trực Ix của S1S2 cỏch 1 khoảng L = 100m, Oy là đường vuụng gúc với Ox tại O. Coi khoảng cỏch MI từ một điểm M trờn Oy tới trung điểm I của S1S2 là trung bỡnh cộng của

MS1 và MS2. Hóy xỏc định khoảng cỏch từ O đến cỏc điểm Mi mà tại đú õm nghe thấy cú cường độ cực đại và đến cỏc điểm Mi' mà tại đú õm tắt hẳn?

1. Mục đớch của bài tập:

+ Xột sự giao thoa súng trong khụng gian ba chiều + Để nắm vững một vài đặc điểm của súng õm + Tạo mối liờn hệ với giao thoa ỏnh sỏng 2. Kiến thức xuất phỏt:

+ Điều kiện để một điểm giao động với biờn độ cực đại, cực tiểu. + Cỏc đại lượng đặc trưng của súng õm: cường độ õm…

3. Những khú khăn đối với học sinh

+ Xỏc định vựng giao thoa trong khụng gian.

+ Xỏc định vị trớ cỏc điểm dao động cực đại - cực tiểu trong khụng gian. 4. Hướng dẫn học sinh vượt qua khú khăn:

 Mụ tả hiện tượng vật lý xảy ra? + Hai nguồn phỏt õm cú đặc điểm gỡ?

+ ý nghĩa vật lý của hiện tượng hai loa nối cựng với một mỏy tăng õm?

 Khi nào thỡ súng tổng hợp tại một điểm dao động với biờn độ cực đại, cực tiểu?

 Lập cỏc mối liờn hệ hỡnh học và lượng giỏc giữa xi với cỏc đại lượng vật lý cú liờn quan?

5. Kết quả và biện luận + xi = L ( )21  k a , xi’ = L ) 1 ) 1 2 ( 2 ( 2    k a

,với điều kiện : k <



a

→ k < 12 Mỗi bờn điểm O cú 11 điểm õm cực đại và 11 điểm õm tắt hẳn

Cỏc điểm Mi, Mi’ khụng cỏch đều nhau

 Hướng dẫn giải dạng 4:

Để thiết lập mối quan hệ giữa cỏc đại lượng đó biết và đại lượng cần tỡm ở mỗi bài toỏn ta dựa trờn cơ sở sau:

 Bài toỏn tớnh cỏc đặc trưng vật lý của õm:

+ Trong mụi trường đồng tớnh và đẳng hướng, õm truyền theo đường thẳng với tốc độ khụng đổi: S = v.t

+ Cường độ õm: I=W=P tS S

+ Cường độ õm tại 1 điểm cỏch nguồn một đoạn R:

S P t S E I   .

Với W (J), P (W) là năng lượng, cụng suất phỏt õm của nguồn.S (m2) là diện tớch

mặt vuụng gúc với phương truyền õm (với súng cầu thỡ S là diện tớch mặt cầu

S=4πR2).

+ Sau thời gian t, nguồn phỏt õm truyền ra mụi trường một năng lượng: E = P.t + Mức cường độ õm: 0 I L(B) = lg I Hoặc 0 I L(dB) = 10.lg I => 2 1 2 2 2 1 2 1 0 0 1 1 I I I I L - L = lg lg lg 10 I I I I L L    

Với I0 = 10-12 W/m2 gọi là cường độ õm chuẩn ở f = 1000Hz

Đơn vị của mức cường độ õm là Ben (B) và đềxiben (dB): 1B =10dB.

+ Càng xa nguồn õm cường độ õm giảm tỉ lệ nghịch với bỡnh phương khoàng cỏch + Tai người cảm thụ được õm : 0dB đến 130dB

+ Chỳ ý:

- Khi I tăng lờn 10n lần thỡ L tăng thờm 10n (dB) - Khi cho mức cường độ õm L: IM = I0.10L(B)

 Lg(10x) = x

 a =lgx x=10a

 lg(a

b) = lga-lgb

 Bài toỏn liờn quan đến cột khớ (sỏo) và dõy đàn:

+ Với cột khớ: để nghe thấy õm to nhất, tức là cú cộng hưởng õm thỡ trong cột khớ cú súng dừng

- Trường hợp 1: Cột khớ một đầu kớn(nỳt) và một đầu hở(bụng):

Điều kiện cú súng dừng: l = k 4 2    ; (kN); k: số bú súng nguyờn

Số nỳt và số bụng: Nnỳt = Nbụng = k+1

- Trường hợp 2: Cột khớ gồm hai đầu hở( 2bụng):

Điều kiện cú súng dừng: l = k

2



; (kN*); k: là số bú súng nguyờn Số bụng súng: Nbụng = k+2

+ Đối với dõy đàn: khi cú hiện tượng súng dừng trờn dõy 2 đầu luụn là nỳt súng. - l = k 2  = k f v 2 - fmin = l v 2 - fhọa = nfmin ( n € N* )

2.5.2.2. Bài tập vận dụng cho học sinh

 Dạng 1. Đại cương về súng cơ và sự truyền súng cơ.

 Bài tập định tớnh.

Bài 1.1. Những ng−ời th−ờng dùng n−ớc giếng cho biết, khi dùng gầu để múc n−ớc

d−ới giếng, nên để cho gầu nằm yên trên mặt n−ớc rồi đột ngột lắc dây mạnh một cái, gầu sẽ bị lật ngay, việc múc n−ớc sẽ rất dễ dàng. Nếu lắc nhiều lần gầu sẽ khó bị lật hơn. Kinh nghiệm này xuất phát từ cơ sở vật lí nào? Hãygiải thích.

Bài 2.1. Sóng biển, khi gần đến bờ thì độ cao của sóng tăng lên, có khi đạt tới 43m.

Vì sao xảy ra hiện t−ợng đó?

Bài 3.1. Một mũi nhọn S đ−ợc gắn vào đầu A của một lá thép nằm ngang và chạm

vào mặt n−ớc. Khi lá thép dao động với tần số 100Hz sẽ tạo ra sóng có biên độ 0,4cm. Chiếu sáng mặt n−ớc bằng đàn nhấp nháy phát ra 25 chớp sáng trong 1 giây . Hỏi khi đó ng−ời quan sát thấy gì ?

 Bài tập định lượng:

Bài 4.1 : Cho một nguồn súng cơ truyền trờn mặt nước cú phương trỡnh súng: uo = 8 cos ( 2πt ) cm. Gọi M, N là 2 điểm theo thứ tự trờn cựng một phương truyền súng và MN = 25 cm..

1. Giả sử sau 6s súng truyền được 6m, biờn độ súng khụng đổi khi truyền.

a. Tớnh tốc độ truyền súng, chu kỡ súng, bước súng và li độ nguồn tại thời điểm t = 1s.

b. Viết phương trỡnh súng tại điểm M và tớnh tốc độ dao động cực đại tại M (M cỏch nguồn 2 m).

c. Tớnh độ lệch pha giữa 2 điểm M và N, độ lệch pha của M ở 2 thời điểm cỏch nhau 2 s.

d. Tỡm khoảng cỏch giữa 5 đỉnh súng liờn tiếp và khoảng cỏch gần nhất giữa 2 điểm trờn phương truyền súng mà dao động cựng pha, ngược pha, vuụng pha.

e. Li độ của điểm M vào thời điểm t là 2cm. Hãy tính li độ của M sau thời điểm đó 2,5 s.

2. Ng−ời ta thấy rằng hai điểm A và B trên mặt n−ớc, nằm cách nhau 60 cm trên một đ−ờng thẳng qua O luôn luôn dao động cùng pha với nhau. Hãy tính vận tốc truyền sóng trên mặt n−ớc biết rằng vận tốc đó chỉ vào khoảng từ 0,4m/s đến 0,6m/s.

Bài 5.1 : Một súng cơ lan truyền với tần số f = 10Hz, biờn độ A = 2,5cm. Hai điểm A, B cựng phương truyền súng cỏch nhau 21cm, A và B dao động ngược pha nhau. Trờn đoạn AB cú 3 điểm dao động cựng pha với A.

a. Tỡm bước súng. b. Tốc độ truyền súng.

c. Tốc độ dao động cực đại của cỏc phần tử vật chất mụi trường.

 Bài tập đồ thị.

Bài 6.1: Một súng truyền theo phương AB. Tại một thời điểm nào đú, hỡnh dạng súng được biểu diễn trờn hỡnh vẽ. Biết rằng điểm M đang đi lờn vị trớ cõn bằng. Khi đú điểm N đang chuyển động như thế nào?

Bài 7.1: Một súng truyền trờn mặt nước với tần số f = 10 Hz, tại một thời điểm nào đú cỏc phần tử mặt nước cú dạng như hỡnh vẽ.Trong đú khoảng cỏch từ vị trớ cõn bằng của A đến vị trớ cõn bằng của D là 60 cm và điểm C đang đi xuống qua vị trớ cõn bằng. Xỏc định chiều truyền và vận tốc truyền súng.

M

N

A B

Bài 8.1 : Một súng cú tần số 2Hz được lan truyền từ điểm O. Biểu diễn hỡnh dạng của súng truyền đi sau 1,25s kể từ khi điểm O từ vị trớ cõn bằng và đi xuống?

 Bài tập trắc nghiệm khỏch quan.

Bài 9. 1: Vận tốc truyền õm trong khụng khớ là 336 m/s. Khoảng cỏch giữa hai điểm gần nhau nhất trờn cựng phương truyền súng dao dộng vuụng pha là 0,2 m.Tần số của õm là:

A. 840 Hz; B. 400 Hz; C. 500 Hz; D. 420 Hz.

Bài 10.1: Một súng cơ truyền trong một mụi trường dọc theo trục Ox với phương trỡnh u=5cos(6t-x) (cm) (x tớnh bằng một, t tớnh bằng giõy). Tốc độ truyền súng bằng:

A. 1

6 m/s. B. 3 m/s. C. 6 m/s. D. 1

3 m/s.

Bài 11.1 : Một súng cơ học truyền dọc theo sợi dõy đàn hồi, tõm súng A dao động với phương trỡnh uA = 3 cos t(cm), vận tốc súng 1 m/s. Phương trỡnh dao động của phần tử M trờn sợi dõy cỏch A 25 cm là: A. uM = 3cos ( t- 4 3 ) cm. B.uM = 3cos ( t-) cm. C. uM = 3sin ( t-) cm. D. uM = 3cos ( t+ 4 3 ) cm.

Bài 12.1: Một súng ngang cú biểu thức truyền súng trờn phương x là :

3cos(100 )

u tx cm, trong đú x tớnh bằng một (m), t tớnh bằng giõy (s). Tỉ số giữa

tốc độ truyền súng và tốc độ cực đại của phần tử vật chất mụi trường là: A. 3 B.  1

3  C. 3-1 D.2

Bài 13.1: Một nguồn O phỏt súng cơ dao động theo phương trỡnh:

2 cos(20 ) 3

u t 



  ( trong đú u(mm), t(s) ) súng truyền theo đường thẳng Ox với tốc Hỡnh 2.20: Hỡnh bài 7.1

độ khụng đổi 1(m/s). M là một điểm trờn đường truyền cỏch O một khoảng 42,5cm. Trong khoảng từ O đến M cú bao nhiờu điểm dao động lệch pha

6



với nguồn?

A. 9 B. 4 C. 5 D. 8

Bài 14.1: Tại O là nguồn phỏt súng ngang trờn mặt nước. tại A cỏch O một khoảng 2 cm cú biờn độ của súng là 4 cm. Tớnh biờn độ của súng tại điểm M cỏch O một đoạn 6 cm biết năng lượng khụng mất mỏt nhưng phõn bố đều trờn mặt đầu súng .

A. 4/ cm B. 4 cm C. 2 cm D. 2 cm

Bài 15.1 : Tại một điểm trờn mặt chất lỏng cú một nguồn dao động với tần số 120 Hz, tạo ra súng ổn định trờn mặt chất lỏng. Xột 5 gợn lồi liờn tiếp trờn một phương truyền súng, ở về một phớa so với nguồn, gợn thứ nhất cỏch gợn thứ năm 0,5m. Tốc độ truyền súng là:

A. 12m/s B. 15m/s C. 30m/s D. 25m/s

Bài 16.1: Hai điểm A, B cựng phương truyền súng, cỏch nhau 24cm. Trờn đoạn AB cú 3 điểm A1, A2, A3 dao động cựng pha với A; 3 điểm B1, B2, B3 dao động cựng pha với B. Súng truyền theo thứ tự A, B1, A1, B2, A2, B3, A3, B, biết AB1 = 3cm. Bước súng là :

A. 6cm B. 3cm C. 7cm D. 9cm

Bài 17.1: Một súng ngang truyền trờn sợi dõy rất dài với tốc độ truyền súng là 4m/s và tần số súng cú giỏ trị từ 33 Hz đến 43 Hz. Biết hai phần tử tại hai điểm trờn dõy cỏch nhau 25 cm luụn dao động ngược pha nhau. Tần số súng trờn dõy là:

A. 42 Hz. B. 35 Hz. C. 40 Hz. D. 37 Hz.

Bài 18.1: Lỳc t = 0 đầu O của dõy cao su căng thẳng nằm ngang bắt đầu dao dộng đi lờn với biờn độ 1,5 cm, chu kỡ T= 2s. Hai điểm gần nhau nhất trờn dõy dao động cựng pha là 6cm. Coi biờn độ khụng đổi . Thời điểm đầu tiờn để điểm M cỏch O 6 cm lờn đến điểm cao nhất là :

A. 0,5s. B. 1s. C. 2s. C. 2,5s

Bài 19.1: Nguồn súng ở O dao động với tần số 10 Hz , dao động truyền đi với vận tốc 0,4 m/s trờn phương Ox . Trờn phương này cú 2 điểm P và Q theo chiều truyền súng với PQ = 15 cm. Cho biờn độ súng a = 1 cm và biờn độ khụng thay đổi khi

súng truyền. Nếu tại thời điểm nào đú P cú li độ u = 0,5 cm và đang chuyển động theo chiều dương thỡ Q sẽ cú li độ và chiều chuyển động tương ứng là:

A. uQ = 3

2 cm, theo chiều õm. B. uQ = - 3

2 cm, theo chiều dương. C. uQ = 0,5 cm, theo chiều õm. D. uQ = - 0,5 cm, theo chiều dương.

Bài 20.1: Một dao động lan truyền trong mụi trường liờn tục từ điểm M đến điểm N cỏch M một đoạn 7/3(cm). Súng truyền với biờn độ A khụng đổi. Biết phương trỡnh súng tại M cú dạng uM = 3cos2t (uM tớnh bằng cm, t tớnh bằng giõy). Vào thời điểm t1 tốc độ dao động của phần tử M là 6(cm/s) thỡ tốc độ dao động của phần tử N là : A. 3 (cm/s). B. 0,5 (cm/s). C. 4(cm/s). D. 6(cm/s).

 Dạng 2: Giao thoa súng

 Bài tập định lượng:

Bài 1.2: Hai đầu A và B của một mẩu dây thép nhỏ hình chữ U đ−ợc đặt vào mặt

n−ớc. Cho mẩu dây thép dao động điều hồ theo ph−ơng vng góc với mặt n−ớc. 1. Trên mặt n−ớc thấy gợn sóng hình gì?

2. Cho biết khoảng cách AB = 6,5cm; tần số dao động f = 80Hz vận tốc truyền sóng v = 32cm/s; biên độ sóng khơng đổi a = 0,5cm..

a. Thiết lập ph−ơng trình dao động tổng hợp tại điểm M trên mặt n−ớc cách A một khoảng d1 = 7,79cm và cách B một khoảng d2 = 5,09cm.

b. So sánh pha của dao động tổng hợp tại M và dao động tại 2 nguồn A, B. c. Tìm số gợn sóng lồi và vị trí của chúng trên đoạn AB.

Bài 2.2: Trong thớ nghiệm giao thoa súng trờn mặt nước , Hai nguồn kết hợp A và B cựng pha. Tại điểm M trờn mặt nước cỏch A và B lần lượt là d1 = 40 cm và d2 = 36 cm dao động cú biờn độ cực đại . Cho biết vận tốc truyền súng là v = 40 cm/s , giữa M và đường trung trực của AB cú một cực đại khỏc.

1. Tớnh tần số súng .

2. Điểm N trờn mặt nước cỏch A và B lần lượt là d1 = 35 cm và d2 = 40 cm. a. Tại N dao động cú biờn độ như thế nào?

b. Trờn đoạn thẳng hạ vuụng gúc từ N đến đường trung trực của AB cú bao nhiờu điểm dao động với biờn độ cực đại ?

Bài 3.2. Hai nguồn súng cơ S1 và S2 trờn mặt chất lỏng cỏch nhau 20cm dao động

theo phương trỡnh u14cos40t(cm,s) và u2 4cos(40t) , lan truyền trong mụi trường với tốc độ v = 1,2m/s .

1/ Xột cỏc điểm trờn đoạn thẳng nối S1 với S2 .

a. Tớnh khoảng cỏch giữa hai điểm liờn tiếp cú biờn độ cực tiểu. b. Trờn S1S2 cú bao nhiờu điểm dao động với biờn độ cực đại.

2/ Xột điểm M cỏch S1 khoảng 20cm và vuụng gúc với S1S2 tại S1. Xỏc định số đường cực đại qua S2M .

Bài 4.2: Trờn mặt chất lỏng cú 2 nguồn kết hợp S1 S2 ph ỏ t ra 2 dao động vuụng

pha nhau, giả sử súng khụng suy giảm.

1. Viết phương trỡnh súng tổng hợp tại M bất kỡ cỏch 2 nguồn d1, d2. 2. cho S1S2 = 10,5 . Tỡm số cực đại, cực tiểu trờn mặt chất lỏng.

3. Đường trung trực 2 nguồn cú bỉờn độ dao động là bao nhiờu.

Bài 5.2: Trong thớ nghiệm về giao thoa trờn mặt chất lỏng , hai nguồn kết hợp A và B dao động với tần số f = 20Hz,AB = 8cm .Tại một điểm M trờn mặt nước cỏch A