Khoảng cách ngắn nhất tự điểm bụng đến một đầu sợi dây là
Một trong những kiến thức quan trọng trong Vật lý lớp 12 là sóng dừng. Vậy Sóng dừng là gì? Điều kiện nào để xuất hiện Sóng dừng? Hãy cùng VOH ôn lại kiến thức vật lý này nhé. Show
Sóng dừng là gì?Sóng dừng là kết quả giao thoa của sóng tới và sóng phản xạ. Sóng tới và sóng phản xạ nếu truyền theo cùng một phương, thì có thể giao thoa với nhau và tạo ra một hệ sóng dừng. Trong sóng dừng có một điểm luôn luôn đứng yên gọi là nút và một số điểm luôn luôn dao động với biên độ cực đại gọi là bụng. Ứng dụng sóng dừng:
Sóng dừng là gì? (Nguồn:Internet) Các đặc điểm của sóng dừng
Điều kiện để có sóng dừng trên dây
Điều kiện để có sóng dừng (Nguồn: Internet) Trường hợp hai đầu là nút sóngChiều dài dây: l=kλ2k=1,2,...λmax=2lfk=kv2Lfmin=v2Lfk=kfminfmin=fk+1-fk (tần số gây ra sóng dừng bằng bội số nguyên lần tần số nhỏ nhất gây ra sóng dừng) Vị trí các điểm bụng cách đầu B của sợi dây là:d=k+λ2λ2 Số bụng sóng: Nbụng=k Số bó sóng: Nbó=k Số nút sóng: Nnút=k+1 Vị trí các điểm cách đầu B của sợi dây là: d=kλ2k=1,2,...Tần số sóng âm do dây đàn phát ra (hai đầu cố định): fk=kv2l
Trường hợp một đầu là nút sóng một đầu là bụng sóngChiều dài dây: l=kλ2+λ4k=1,2,...λmax=4Lfk=2k+lv4Lfmin=v4Lfk=2k+1fminfmin=fk+1-fk2 (tần số gây ra sóng dừng bằng bội nguyên lẻ lần tần số nhỏ nhất gây ra sóng dừng) Vị trí điểm bụng cách đầu A của sợi dây là: d=kλ2 Vị trí điểm nút cạnh đầu A của sợi dây là: d=k+λ2λ2 Số bụng sóng: Nbụng=k+1 Số bó sóng: Nbó=k Số nút sóng: Nnút=k+1 Với ống sáo một đầu bịt kín, một đầu để hở, tần số sóng âm do ống sáo phát ra: fk=2k+1v4L
Ống trụ có độ cao h, đổ nước đến độ cao c, độ cao cột khí l. Khi đó ấm trong ống phát ra với cường độ lớn nhất nếu miệng ống (đầu hở) là bụng sóng dừng: l=h-x=k+0,5λ2lmin=λ4xmax=h-λ4 (Khi đó k=0,1,2,3,... ứng với các họa âm thứ 1,2,3,4,... và có bậc là (2k+1)) Trường hợp sóng dừng ở hai đầu tự doĐây là trường hợp xảy ra trong ống sáo có chiều dài hở 2 đầu và có âm phát ra cực đại.Chiều dài dây: l=kλ2k=1,2,...λmax=2lfk=kv2Lfmin=v2Lfk=kfminfmin=fk+1-fk (tần số gây ra sóng dừng bằng bội số nguyên lần tần số nhỏ nhất gây ra sóng dừng - Khi đó fmingọi là âm cơ bản, fklà các họa âm) Vị trí điểm bụng cách 1 đầu ống là: d=kλ2k=1,2,3,... Số bụng sóng: Nbụng=k+1 Số bó sóng:Nbó=k-1 Số nút sóng: Nnút=k Vị trí các điểm nút cách 1 đầu ống là: d=k+1λ2k=1,2,3,... Phương trình sóng trên dâyTrường hợp đầu B tự doSóng từ A truyền tới M là: UAM=acosωt+φ-2πλ Sóng từ A truyền tới B là: UAB=acosωt+φ-2πlλ Sóng phản xạ tại B là: UB=UAB=acosωt+φ-2πlλ(Vì sóng tới B cùng pha với sóng phản xạ khi B là đầu tự do) Sóng phản xạ từ B truyền đến M là: UBM=acosωt+φ-2π(2l-d)λ Phương trình sóng dừng tại M là: UM=UAM+UBM=2acos2πxλcosωt+φ-2πlλBiênđộsóngdừngtạiMlà:A=2acos2π2d-lλ=2acos2πxλ (Với x=d-llà khoảng cách từ điểm cần xét đến 1 bụng nào đó của sóng dừng) Trường hợp đầu B cố địnhSóng từ A truyền tới M là: UAM=acosωt+φ-2πdλ Sóng từ A truyền tới B là: UAB=acosωt+φ-2πlλ Sóng phản xạ tại B là: UB=-UAB=-acosωt+φ-2πlλ=acosωt+φ-2πlλ-π Sóng phản xạ từ B truyền đến M là: UBM=acosωt+φ-2π2l-dλ-π Phương trình sóng dừng tại M là: UM=UAM+UBM=2asin2πxλcosωt+φ-2πlλ-π2BiênđộsóngdừngtạiMlà:A=2acos2π2d-lλ-π2=2acos2πxλ-π2=2asin2πxλ Các dạng bài tập về sóng dừngBài tập 1: Sóng dừng xảy ra trên dây AB = 11cm với đầu B tự do, bước sóng bằng 4cm. Yêu cầu: Hãy tính số bụng sóng và số nút sóng trên dây lúc đó. Giải: Vì B tự do nênAB=k+12π2 Nút= bụng=k+1k=2ABλ-12=5 Vậy có 6 bụng và 6 nút. Bài tập 2: Trên sợi dây OA dài 1,5m, đầu A cố định và đầu O dao động điều hoà có phương trình u0=5sin4πt(cm). Người ta đếm được từ điểm O đến A có 5 nút. Yêu cầu: Hãy tính vận tốc truyền sóng trên dây. Giải Vì O và A cố định nên OA=k.λ2nút=k+1=5k=4k.v2f=kπvωv=ω.OAkπ=4π.1,54π=1,5m/s Bài tập 3: Một dây đàn dài 0,6m, hai đầu cố định dao động với tần số 50 Hz, có một bụng ở giữa dây.
Giải
Tốc độ truyền sóng: v=λf=1,2.50=60m/s
Hy vọng qua bài viết bạn có thể ôn lại kiến thức về sóng dừng. Chúc các bạn học thật tốt nhé. Tất tần tật những công thức lượng giác cơ bản và mở rộng:Tổng hợp tất cả những công thức lượng giác cơ bản và mở rộng. Cách ghi nhớ bảng lượng giác dễ dàng, hiệu quả
Những điều thú vị xoay quanh phương trình E=mC2 của thiên tài Albert Einstein:Bạn biết gì về phương trình về sự tương đương giữa khối lượng và năng lượng? Nó có nguồn gốc từ đâu và được ứng dụng như thế nào trong cuộc sống?
|