Tiêu đề Chủ đề 21. Đại cương sóng cơ, phương trình sóng.Image.Marked.pdf ✅

CHỦ ĐỀ 21: ĐẠI CƯƠNG SÓNG CƠ, PHƯƠNG TRÌNH SÓNG I. LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI 1. Sóng cơ. Sóng cơ là dao động cơ lan truyền trong một môi trường. Khi sóng cơ truyền đi chỉ có pha dao động của các phần tử vật chất lan truyền còn các phần tử vật chất thì dao động xung quanh vị trí cân bằng cố định. Sóng ngang: là sóng trong đó các phần tử của môi trường dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng. Trừ trường hợp sóng mặt nước, còn sóng ngang chỉ truyền được trong chất rắn. Ví dụ: sóng trên mặt nước, sóng trên sợi dây cao su. Sóng dọc: là sóng trong đó các phần tử của môi trường dao động theo phương trùng với phương truyền sóng. Sóng dọc truyền được cả trong chất khí, chất lỏng và chất rắn Ví dụ: sóng âm, sóng trên lò xo. Sóng cơ không truyền được trong chân không. 2. Các đặc trưng của một sóng hình sin. Biên độ sóng A: Biên độ A của sóng là biên độ dao động của một phần tử của môi trường có sóng truyền qua. Chu kì (hoặc tần số) của sóng: Chu kì T của sóng là chu kì dao động của một phần tử của môi trường có sóng truyền qua. Đại lượng gọi là tần số của sóng. 1 f T  Tần số sóng luôn không đổi kể cả khi truyền từ môi trường này sang môi trường khác. Tốc độ truyền sóng: Tốc độ truyền sóng v là tốc độ lan truyền dao động trong môi trường. Đối với mỗi môi trường, tốc độ truyền sóng v có một giá trị không đổi. Tốc độ truyền sóng phụ thuộc vào 3 yếu tố:  Nhiệt độ.  Đặc tính đàn hồi của môi trường.  Mật độ phân tử. Bước sóng: Bước sóng là quãng  đường mà sóng truyền được trong một chu kì. Tacó: v vT f    +) Hai phần tử cách nhau một bước sóng thì dao động đồng pha với nhau. +) Khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng mà dao động ngược pha là . 2  +) Khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng mà dao động vuông pha là . 4 
+) Khoảng cách giữa hai điểm bất kì trên phương truyền sóng mà dao động cùng pha là . k +) Khoảng cách giữa hai điểm bất kì trên phương truyền sóng mà dao động ngược pha là . k  0,5 Khi sóng truyền từ môi trường này sang môi trường khác chu kỳ (tần số) không đổi, tốc độ sóng thay đổi   nên bước sóng thay đổi. R L K v  v  v Chú ý: Giữa 2 đỉnh (ngọn) sóng có một bước sóng. Giữa n đỉnh (ngọn) sóng có (n - 1) bước sóng. 3. Phương trình sóng. Xét một sóng hình sin đang lan truyền trong môi trường theo trục x, sóng này phát ra từ một nguồn đặt tại điểm O. Chọn gốc toạ độ tại O và chọn gốc thời gian sao cho phương trình dao động tại O là   Sóng hình sin tại thời điểm t Ou  Acos t Trong đó là li độ tại O vào thời điểm t, còn t là thời gian dao động của nguồn. Ou Sau khoảng thời gian , dao t động từ O truyền đến M cách O một khoảng (v là x  v.t tốc độ truyền sóng) làm cho phần tử M dao động. Do dao động tại M muộn hơn dao động tại O một khoảng thời gian t nên phương trình dao động tại M là uM  Acost  t Thay và ta được phương trình sóng tại M là x t v     vT   2 2 * M x t x u Acos t Acos v T                     Phương trình (*) trên là phương trình sóng hình sin truyền theo trục x. Nó cho biết li độ u của phần tử có toạ độ x vào thời điểm t. Nhận xét: +) Từ (*) dao  động tại M trễ pha hơn dao động tại nguồn O góc 2 x /  +) Từ x và cùng đơn vị. 2 x   

Ví dụ 4: [Trích đề thi THPT QG năm 2017]. Trong sóng cơ, tốc độ truyền sóng là A. tốc độ lan truyền dao động trong môi trường truyền sóng. B. tốc độ cực tiểu của các phần tử môi trường truyền sóng. C. tốc độ chuyển động của các phần tử môi trường truyền sóng. D. tốc độ cực đại của các phần tử môi trường truyền sóng. Lời giải Tốc độ truyền sóng v là tốc độ lan truyền dao động trong môi trường. Chọn A. Ví dụ 5: [Trích đề thi THPT QG năm 2017]. Khi một sóng cơ truyền từ không khí vào nước thì đại lượng nào sau đây không đổi. A. Tần số sóng. B. Tốc độ truyền sóng. C. Biên độ của sóng. D. Bước sóng. Lời giải Tần số sóng không thay đổi. Tốc độ truyền sóng phụ thuộc vào 3 yếu tố: Nhiệt độ đặc tính đàn hồi của môi trường và mật độ phân tử Bước sóng thay đổi vì vận tốc thay đổi trong khi tần số không đổi Biên độ sóng thay đổi. Chọn A. Ví dụ 6: [Trích đề thi THPT QG năm 2017]. Trong sóng cơ, sóng dọc truyền được trong các môi trường. A. Rắn, lỏng và chân không. B. Rắn, lỏng, khí. C. Rắn, khí và chân không. D. Lỏng, khí và chân không. Lời giải Sóng cơ không truyền được trong chân không Sóng dọc truyền được cả trong chất rắn, chất lỏng, chất khí. Chọn B. Ví dụ 7: [Trích đề thi THPT QG năm 2017]. Một sóng cơ hình sin truyền trong một môi trường. Xét trên một hướng truyền sóng, khoảng cách giữa hai phần tử môi trường. A. Dao động cùng pha là một phần tư bước sóng. B. Gần nhau nhất dao động cùng pha là một bước sóng. C. Dao động ngược pha là một phần tư bước sóng. D. Gần nhau nhất dao động ngược pha là một bước sóng. Lời giải Xét trên một hướng truyền sóng, khoảng cách giữa hai phần tử môi trường gần nhau nhất dao động cùng pha là một bước sóng. Chọn B. Ví dụ 8: [Trích đề thi đại học năm 2012]. Khi nói về sự truyền sóng cơ trong một môi trường, phát biểu nào sau đây đúng? A. Những phần tử của môi trường trên cùng một hướng truyền sóng và cách nhau một số nguyên lần bước sóng thì dao động cùng pha.