Title CHỦ ĐỀ 8. SÓNG NGANG. SÓNG DỌC. SỰ TRUYỀN NĂNG LƯỢNG SÓNG CƠ -HS.docx ✅

CHƯƠNG 2 : SÓNG Chủ đề 8: SÓNG NGANG. SÓNG DỌC. SỰ TRUYỀN NĂNG LƯỢNG CỦA SÓNG CƠ • Yêu cầu cần đạt (Trích từ CTGDPT Vật lí 2018): – So sánh được sóng dọc và sóng ngang. – Nêu được ví dụ chứng tỏ sóng truyền năng lượng. – Sử dụng mô hình sóng giải thích được một số tính chất đơn giản của âm thanh và ánh sáng. • Cấu trúc nội dung: I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT ………………………………………………………………… Lý thuyết chung của chủ đề + Phương pháp giải kèm ví dụ. II. BÀI TẬP PHÂN DẠNG THEO MỨC ĐỘ……………………………………………….. (Theo cấu trúc định dạng đề thi kỳ thi tốt nghiệp trung học phổ thông từ năm 2025 – Quyết định số 764/QĐ - BGDĐT) 1. Câu trắc nhiệm nhiều phương án lựa chọn 2. Câu trắc nghiệm đúng sai 3. Câu trắc nghiệm trả lời ngắn III. BÀI TẬP LUYỆN TẬP………………………………………………………………… (Theo cấu trúc định dạng đề thi kỳ thi tốt nghiệp trung học phổ thông từ năm 2025 – Quyết định số 764/QĐ - BGDĐT)
Chủ đề 8: SÓNG NGANG. SÓNG DỌC. SỰ TRUYỀN NĂNG LƯỢNG CỦA SÓNG CƠ I . TÓM TẮT LÝ THUYẾT – PHƯƠNG PHÁP GIẢI 1. Sóng ngang - Sóng ngang + là sóng có các phần tử của môi trường dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng. + truyền được trong môi trường rắn và trên bề mặt chất lỏng (đối với sóng cơ). Hình 1 . Sóng ngang trên dây lò xo. - Sóng truyền trên mặt nước là một ví dụ của sóng ngang. - Sóng điện từ (gồm sóng ánh sáng, sóng vô tuyến, tia X, tia hồng ngoại,...) cũng là sóng ngang nhưng truyền được kể cả trong chân không. Trong chân không sóng điện từ truyền với tốc độ ánh sáng, xấp xỉ 300 000 km/s. 2. Sóng dọc - Sóng dọc + là sóng có các phần tử của môi trường dao động theo phương trùng với phương truyền sóng. + truyền được trong môi trường rắn, trong lòng chất lỏng, khí (đối với sóng cơ). Hình 2 . Sóng dọc trên dây lò xo - Sóng âm là một ví dụ của sóng dọc. Tuy nhiên, trong chất khí và chất lỏng, sóng âm là sóng dọc. Trong chất rắn, sóng âm gồm cả sóng dọc và sóng ngang. 3. Sự truyền năng lượng sóng - Khi sóng truyền đến đâu, các phần tử vật chất ở đó bắt đầu dao động. Năng lượng dao động mà các phần tử này có được là do sóng mang năng lượng của nguồn đến cho chúng. - Quá trình truyền sóng là quá trình truyền năng lượng từ phần tử này sang phần tử khác. - Năng lượng sóng cơ là năng lượng dao động của phần tử vật chất môi trường có sóng truyền qua. - Năng lượng sóng điện từ là năng lượng điện từ (tổng hợp năng lượng điện trường và năng lượng từ trường) tại vị trí sóng truyền qua. - Tại một vị trí trên phương truyền sóng, độ mạnh yếu của sóng được định nghĩa bởi đại lượng cường độ sóng. Cường độ sóng I (W/m 2 ) là năng lượng sóng truyền qua một đơn vị diện tích trong một đơn vị thời gian. EP I SSt
Trong đó, P t E  và S lần lượt là công suất của sóng (tính theo W) và diện tích mà năng lượng sóng E (tính theo J) truyền qua trong khoảng thời gian t (tính theo s). Chú ý: Trong môi trường đẳng hướng, nguồn âm điểm phát ra sóng cầu thì 24.Sr 4. Sử dụng mô hình sóng để giải thích một số tính chất của âm Hình 3 . Sự lan truyền của sóng âm từ loa đến tai người (trên một phương). - Khi hoạt động, dao động của màng loa được lan truyền làm cho các phần tử không khí cũng dao động theo phương truyền âm. - Các phần tử không khí dao động lệch pha nhau tạo nên các lớp không khí nén, dãn. Các nén, dãn này truyền đi tạo thành sóng âm theo mọi hướng trong không khí. - Khi sóng âm truyền đến tai người làm cho màng nhĩ dao động, do đó ta nghe được âm thanh. - Biên độ của sóng âm càng lớn thì biên độ dao động của màng nhĩ càng lớn  Âm càng to. - Tần số của sóng âm càng lớn thì tần số dao động của màng nhĩ càng lớn  Âm càng cao. 5. Sóng âm - Phân loại sóng âm theo tần số: + Sóng âm nghe được có tần số nằm trong khoảng từ 16 Hz đến 20 000 Hz. + Sóng hạ âm có tần số nhỏ hơn 16 Hz. Sóng hạ âm có thể được phát ra từ những hiện tượng động đất, sấm, núi lửa. Một số loài vật có thể sử dụng sóng hạ âm để giao tiếp như voi, hà mã,... + Sóng siêu âm có tần số lớn hơn 20 000 Hz. Một số loài vật có thể cảm thụ được sóng siêu âm như chó, dơi,... - Đối với cảm nhận của tai người, độ to của âm được đo bằng mức cường độ âm, tính theo công thức 0 lg.I L I    Trong đó, mức cường độ âm L (tính theo đơn vị B), I và 0I lần lượt là cường độ âm và cường độ âm chuẩn. PHƯƠNG PHÁP GIẢI DẠNG 1. Bài toán sóng truyền trên mặt nước Trong hiện tượng truyền sóng trên mặt nước do một nguồn sóng gây ra, nếu gọi bước sóng là  thì khoảng cách giữa hai gợn sóng (hai vòng) liên tiếp là  và khoảng cách giữa n gợn sóng liên tiếp nhau là (1)n . Sau đó áp dụng công thức vf T   để tìm đại lượng đề bài yêu cầu. Ví dụ 1: Trên mặt nước có một nguồn dao động vuông góc với mặt nước tạo ra tại điểm O một dao động điều hoà có tần số 100 Hz. Trên mặt nước xuất hiện những sóng tròn đồng tâm O cách đều, khoảng cách 7 gợn lồi liên tiếp trên phương truyền sóng cách nhau 3 cm. Tốc độ truyền sóng trên mặt nước bằng bao nhiêu? A. 25 cm/s. B. 50 cm/s. C. 100 cm/s. D. 150 cm/s.
Hướng dẫn giải: Khoảng cách 7 gợn lồi liên tiếp là s(3 cm0,5 cm0,5.10050 /1)cm7vf . DẠNG 2. Độ lệch pha giữa hai phần tử - Độ lệch pha giữa hai phần tử sóng được xác định bằng công thức 2d   , với d là khoảng cách giữa hai vị trí cân bằng của hai phần tử. - Dựa trên độ lệch pha giữa hai phần tử và phương truyền sóng để xác định trạng thái dao động của phần tử sóng. Ví dụ 2: Một sóng ngang có tần số 100 Hz truyền trên một sợi dây nằm ngang với tốc độ 60 m/s, qua điểm A rồi đến điểm B cách A 7,95 m. Tại một thời điểm nào đó A có li độ âm và đang chuyển động đi lên thì điểm B đang có li độ A. âm và đang đi xuống. B. âm và đang đi lên. C. dương và đang đi lên. D. dương và đang đi xuống. Hướng dẫn giải: Bước sóng 60 0,6 m 100 v f Độ lệch pha giữa 2 điểm trên dây: 22.7,95 26,5 0,6 d    vuông pha. Do sóng truyền từ A đến B nên A sớm pha hơn B một góc 2  . Vậy tại một thời điểm nào đó A có li độ âm và đang chuyển động đi lên thì điểm B đang có li độ âm và đang đi xuống. DẠNG 3. Bài toán khoảng cách giữa các phần tử 1. Đối với sóng ngang - Khoảng cách giữa hai điểm M, P khi dao động được mô tả như hình dưới, được xác định bẳng biểu thức 22 ()()dxu 2222mxxmaa(2a1())()cosxuxd , mindx