Bài 7: Sóng cơ và sự truyền sóng cơ

Khi O dao động, ta thấy các gợn sóng hình tròn đồng tâm O lan dần ra trên mặt nước.

Mẫu nút chai không bị đẩy ra xa O mà chỉ dao động lên xuống tại chổ.

Xét thêm điểm A có li độ cực đại như hình vẽ.

Theo giả thiết, sóng truyền từ trái sang phải nên điểm M sẽ dao động trễ pha hơn điểm A, ta thấy rằng dao động sẽ truyền từ A đến M, do đó điểm M đang có hướng dao động đi lên như hình vẽ.

Để thấy rõ được chuyển động đi lên của điểm M ta có thể dùng vòng tròn biểu thị dao động điều hòa cho cả điểm A và điểm M.

- Dao động của điểm M được thể hiện bằng hình chiếu của vectơ quay OM'→, điểm A được thể hiện băng hình chiếu của vectơ OA→ lên trục nằm ngang Ou thể hiện li độ của các phần tử vật chất.

- M dao động trễ pha hơn A nên vectơ OM'→ và OA→ được thể hiện như hình vẽ. Từ đó ta thấy hình chiếu M đang đi về biên dương → M đang đi lên.

Những điểm dao động đồng pha

Những điểm dao động đồng pha cách nhau nguyên lần bước sóng. Ta có các điểm cùng pha với nhau là:

- A, E

- B, F

- C, G

- D, H

Sóng cơ học là sự lan truyền dao động cơ học trong môi trường vật chất đàn hồi theo thời gian.

Từ định nghĩa trên ta có thể rút ra một số nhận xét sau:

   + Sóng cơ học là sự lan truyền dao động, lan truyền năng lượng, lan truyền pha dao động (trạng thái dao động) chứ không phải quá trình lan truyển vật chất (các phần tử sóng). Các phần tử vật chất đứng tại chỗ dao động.

   + Sóng cơ lan truyền trong môi trường vật chất (rắn, lỏng, khí) nên không truyền trong chân không. Tốc độ truyền sóng phụ thuộc vào bản chất, nhiệt độ của môi trường.

Dựa vào phương dao động của các phần tử và phương lan truyền của sóng người ta phân sóng thành hai loại là sóng dọc và sóng ngang.

   + Sóng dọc: Là sóng có phương dao động của các phần tử trùng với phương truyền sóng. Sóng dọc có khả năng lan truyền trong cả 3 trạng thái của môi trường vật chất là Rắn, lỏng, khí.

VD. Sóng âm khi truyền trong không khí hay trong chất lỏng là sóng dọc.

   + Sóng ngang: Là sóng có phương dao động của các phần tử vuông góc với phương truyền sóng. Sóng ngang chỉ có thể lan truyền trong chất rắn và bề mặt chất lỏng, sóng ngang không lan truyền được trong chất lỏng và chất khí.

VD. Sóng truyền trên mặt nước là sóng ngang.

Bước sóng λ là quãng đường mà sóng truyền được trong một chu kì.

λ = v.T = v/f (m)

Hai phần tủ cách nhau một bước song thì dao động đồng pha với nhau.

Phương trình sóng trên trục Ox.

Nguồn sóng tại gốc tọa độ O có phương trình dao động: u = a.cos(2πf.t + φ)

- Phương trình sóng truyền theo chiều dương trục Ox đến điểm M có tọa độ x là:

uM = acos(2πft + φ - 2πx/λ)

- Phương trình sóng truyền theo chiều âm trục Ox đến điểm N có tọa độ x là:

u = acos(ωt + φ + 2πx/λ) (t ≥ |x|/v)

Phương trình sóng tại điểm M có dạng:

Ta thấy cứ sau mỗi chu kì T thì dao động tại một điểm trên trục x lại lặp lại giống như trước. Và cứ cách nhau một bước sóng λ trên trục x thì dao động tại các điểm lại giống hệt nhau (tức đồng pha với nhau). Vì vậy ta nói sóng vừa có tính tuần hoàn theo thời gian, vừa có tính tuần hoàn theo không gian.

Chọn đáp án A

Sóng cơ học là sự lan truyền dao động cơ học trong môi trường vật chất đàn hồi theo thời gian.

Chọn đáp án C

Gọi khoảng cách từ O đến gợn sóng thứ nhất là OM, khoảng cách từ O đến gợn sóng thứ 5 là OS.

Ta có:

OM = 12,4/2 = 6,2 (cm) =0,062 (m)

OS = 20,45/2 = 10,255 (cm) = 0,10255 (m)

Khoảng cách giữa 5 gợn sóng liên tiếp là 4λ.

⇒ 4λ = OS – OM = 0,10255 – 0,062 = 0,04055

⇒ λ ≈ 0,01(m)

Tốc độ truyền sóng được tính theo công thức:

v = λ.f

⇒ v = 0,01.50 = 0,5(m/s)