Giải Bài Tập Vật Lý Lớp 12
Chương II: Sóng Cơ Và Sóng Âm
Bài 7: Sóng Cơ Và Sự Truyền Sóng Cơ
Sóng là một trong những hiện tượng khá quen thuộc trong cuộc sống con người, tuy nhiên, ít ai biết được sóng được hình thành như thế nào, chúng bắt đầu từ đâu và có những đặc điểm gì? Nội dung bài học sóng cơ và sự truyền sóng cơ ngày hôm nay các em sẽ được tìm hiểu về các khái niệm về sóng, biết được các loại sóng trong đời sóng. Cùng tìm hiểu ở bài học sóng cơ và sự truyền sóng cơ này nhé.
Tóm Tắt Lý Thuyết
1. Sóng cơ
1.1. Định nghĩa sóng cơ
Định nghĩa 1: Sóng cơ là dao động 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.
Định nghĩa 2: Sóng cơ là dao động cơ được lan truyền trong một môi trường vật chất (rắn, lỏng, khí). Sóng cơ không truyền được trong môi trường chân không.
1.2. Phân loại sóng cơ
Sóng ngang:
– Sóng ngang: là sóng trong đó các phần tử của môi trường dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng Trừ sóng nước, còn sóng ngang chỉ truyền trong chất rắn.
– Sóng ngang: là sóng cơ có phương dao động vuông góc với phương truyền sóng. Sóng ngang truyền được trong môi trường chất rắn và trên bề mặt chất lỏng. Không truyền được trong chân không.
Sóng dọc:
– Sóng dọc: là sóng mà trong đó các phần tử của môi trường dao động theo phương trùng với phương truyền sóng. Sóng dọc truyền được trong môi trường rắn, lỏng, khí.
– Sóng dọc: là sóng cơ có phương dao động trùng với phương truyền sóng. Sóng dọc truyền được trong môi trường chất rắn, lỏng, khí. Không truyền được trong chân không.
2. Các đặc trưng của một sóng hình sin
– Biên độ của sóng A: là biên độ dao động của một phần tử của môi trường có sóng truyền qua.
– Chu kỳ sóng T: là chu kỳ dao động của một phần tử của môi trường sóng truyền qua.
– Tần số f: là đại lượng nghịch đảo của chu kỳ sóng : \(\)\(f = \frac{1}{T}\)
– Tốc độ truyền sóng v: là tốc độ lan truyền dao động trong môi trường. phụ thuộc bản chất môi trường ( \(v_R > v_L > v_K\) ) và nhiệt độ (nhiệt độ của môi trường tăng thì tốc độ lan truyền càng nhanh).
– Bước sóng λ: là quảng đường mà sóng truyền được trong một chu kỳ: \(λ = vT = \frac{v}{f}\).
– Bước sóng λ cũng là khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng dao động cùng pha.
– Khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng mà dao động ngược pha là \(\frac{λ}{2}\).
– Khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng mà dao động vuông pha là \(\frac{λ}{4}\).
– Khoảng cách giữa hai điểm bất kỳ trên phương truyền sóng mà dao động cùng pha là: kλ.
– Khoảng cách giữa hai điểm bất kỳ trên phương truyền sóng mà dao động ngược pha là: \((2k + 1)\frac{λ}{2}\).
– Lưu ý: Giữa n đỉnh (ngọn) sóng có (n – 1) bước sóng.
3. Phương trình sóng:
a. Tại nguồn O: \(u_O = A_ocos(ωt)\)
b.Tại M trên phương truyền sóng:
\(u_M = A_Mcosω(t – ∆t)\)
Nếu bỏ qua mất mát năng lượng trong quá trình truyền sóng thì biên độ sóng tại O và M bằng nhau: \(A_o = A_M = A\).
Thì: \(u_M = Acosω(t – \frac{x}{v})= Acos 2π(\frac{t}{T} – \frac{x}{λ})\)
Với \(t ≥ \frac{x}{v}\)
c. Tổng quát: Tại điểm O: \(u_O = Acos(ωt + φ)\).
d.Tại điểm M cách O một đoạn x trên phương truyền sóng.
* Sóng truyền theo chiều dương của trục Ox thì:
\(u_M = A_Mcos(ωt + φ – ω\frac{x}{v})\)
\(= A_Mcos(ωt + φ- 2π\frac{x}{λ}) t ≥ \frac{x}{v}\)
– Tại một điểm M xác định trong môi trường sóng: x = const; \(u_M\) là hàm điều hòa theo t với chu kỳ T.
– Tại một thời điểm xác định t = const; \(u_M\) là hàm biến thiên điều hòa theo không gian x với chu kỳ λ.
e. Độ lệch pha giữa hai điểm cách nguồn một khoảng \(x_M, x_N\):
\(Δ_{φMN} = ω\frac{x_N – x_M}{v} = 2π\frac{x_N – x_M}{λ}\)
– Nếu 2 điểm M và N dao động cùng pha thì:
\(Δ_{φMN} = 2kπ ⇔ 2π\frac{x_N – x_M}{λ} = 2kπ\)
\(⇔ x_N – x_M = kλ (k ∈ Z)\)
– Nếu 2 điểm M và N dao động ngược pha thì:
\(Δ_{φMN} = (2k + 1)π ⇔ 2π\frac{x_N – x_M}{λ} = (2k + 1)π\)
\(⇔ x_N – x_M = (2k + 1)\frac{λ}{2} (k ∈ Z)\)
– Nếu 2 điểm M và N dao động vuông pha thì:
\(Δ_{φMN} = (2k + 1)\frac{π}{2}\)
\(⇔ 2π\frac{x_N – x_M}{λ} = (2k + 1)\frac{π}{2}\)
\(⇔ x_N – x_M = (2k + 1)\frac{λ}{4} (k ∈ Z)\)
– Nếu 2 điểm M và N nằm trên một phương truyền sóng và cách nhau một khoảng x thì:
\(Δ_φ = ω\frac{x}{v} = 2π\frac{x}{λ}\)
(Nếu 2 điểm M và N trên phương truyền sóng và cách nhau một khoảng d thì: \(Δ_φ = \frac{2πd}{λ}\))
– Vậy 2 điểm M và N trên phương truyền sóng sẽ:
+ dao động cùng pha khi: d = kλ
+ dao động ngược pha khi: \(d = (2k + 1)\frac{λ}{2}\)
+ dao động vuông pha khi: \(d = (2k + 1)\frac{λ}{4}\)
với k = 0, ±1, ±2 …
Lưu ý: Đơn vị của \(x, x_1, x_2, d, l\) và v phải tương ứng với nhau.
f. Trong hiện tượng truyền sóng trên sợi dây, dây được kích thích dao động bởi nam châm điện với tần số dòng điện là f thì tần số dao động của dây là 2f.
Các Bài Tập & Lời Giải Bài Tập SGK Bài 7 Sóng Cơ Và Sự Truyền Sóng Cơ
Bài Tập 1 Trang 40 SGK Vật Lý Lớp 12
Sóng cơ là gì?
>> Xem: lời giải bài tập 1 trang 40 sgk vật lý lớp 12
Bài Tập 2 Trang 40 SGK Vật Lý Lớp 12
Thế nào là sóng ngang ? Thế nào là sóng dọc?
>> Xem: lời giải bài tập 2 trang 40 sgk vật lý lớp 12
Bài Tập 3 Trang 40 SGK Vật Lý Lớp 12
Bước sóng là gì ?
>> Xem: lời giải bài tập 3 trang 40 sgk vật lý lớp 12
Bài Tập 4 Trang 40 SGK Vật Lý Lớp 12
Viết phương trình sóng.
>> Xem: lời giải bài tập 4 trang 40 sgk vật lý lớp 12
Bài Tập 5 Trang 40 SGK Vật Lý Lớp 12
Tại sao có thể nói sóng vừa có tính tuần hoàn theo thời gian, vừa có tính tuần hoàn theo không gian ?
>> Xem: lời giải bài tập 5 trang 40 sgk vật lý lớp 12
Bài Tập 6 Trang 40 SGK Vật Lý Lớp 12
Sóng cơ là gì ?
A. Là dao động lan truyền trong một môi trường.
B. Là dao động của mọi điểm trong một môi trường.
C. Là một dạng chuyển động đặc biệt của môi trường.
D. Là sự truyền chuyển động của các phần tử trong một môi trường.
>> Xem: lời giải bài tập 6 trang 40 sgk vật lý lớp 12
Bài Tập 7 Trang 40 SGK Vật Lý Lớp 12
Chọn câu đúng.
A. Sóng dọc là sóng truyền dọc theo một sợi dây.
B. Sóng dọc là sóng truyền theo phương thẳng đứng, còn sóng ngang là sóng truyền theo phương nằm ngang.
C. Sóng dọc là sóng trong đó phương dao động (của các phần tử môi trường) trùng với phương truyền.
D. Sóng dọc là sóng truyền theo trục tung, còn sóng ngang truyền theo trục hoành.
>> Xem: lời giải bài tập 7 trang 40 sgk vật lý lớp 12
Bài Tập 8 Trang 40 SGK Vật Lý Lớp 12
Trong thí nghiệm ở hình 7.1, cần rung dao động với tần số 50Hz. Ở một thời điểm t, người ta đo được đường kính 5 gợn sóng hình tròn liên tiếp lần lượt bằng 12,4 ; 14,3 ; 16,35 ; 18,3 và 20,45cm. Tính tốc độ truyền sóng.
>> Xem: lời giải bài tập 8 trang 40 sgk vật lý lớp 12
Lời Kết:
Qua bài học này các em cần nắm một số kiến thức cơ bản như sau, củng với đó là các lời giải bài tập trong sách giáo khoa.
– Phát biểu được định nghĩa sóng cơ là gì?
– Cùng với đó là các định nghĩa liên quan về sóng như: Sóng dọc, sóng ngang, tốc độ truyền sóng, tần số, chu kì, bước song, pha.
– Sau cùng là nêu được các đặc trưng của sóng và biên độ, chu kì tần số, bước sóng và năng lượng của sóng.
Sau cùng chúc các em học tốt vật lý lớp 12 chương 2 bài 7. Chúc các em có kiến thức thật vững và vượt qua các kỳ thi THPT Quốc Gia nhé. Truy cập HocTapHay.Com thường xuyên nhé.
Trả lời