Bài 6. CÁC ĐẶC TRƯNG VẬT LÍ CỦA SÓNG
Ảnh
Ảnh
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
Bài 6. CÁC ĐẶC TRƯNG VẬT LÍ CỦA SÓNG
Mở đầu
Mở đầu
Mở đầu: Động đất cùng những dịch chuyển địa chất lớn ở mặt nước hoặc dưới mặt nước sẽ sinh ra những đợt sóng lớn và đột ngột. Đó là hiện tượng sóng thần (Hình 6.1). Sóng thần có thể gây ra những thiệt hại đáng kể về người và vật chất. Để thực hiện những mô phỏng, dự báo chính xác nhất về sóng thần, ta cần có những kiến thức vật lí nào liên quan đến hiện tượng sóng?
Lời giải
Để thực hiện những mô phỏng, dự báo chính xác nhất về sóng thần, ta cần có những kiến thức vật lí liên quan đến hiện tượng sóng như: chu kì, tần số, tốc độ truyền sóng, năng lượng, cường độ sóng.
Ảnh
Các đại lượng đặc trưng của sóng
Chu kì, tần số, biên độ sóng
Chu kì, tần số, biên độ sóng
· Chu kì và tần số của sóng cũng là chu kì và tần số của nguồn sóng. · Biên độ sóng cơ tại một điểm là biên độ dao động của phần tử môi trường tại điểm đó. Những điểm trên phương truyền sóng có li độ cực đại được gọi là đỉnh sóng. · Phân loại sóng âm theo tần số - Sóng âm nghe được có tần số 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 như động đất, sấm, núi lửa. Một số lại vật có thể sử dụng sóng hạ âm 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,…
Câu hỏi 1
Câu hỏi 1: Quan sát Hình 6.2, thực hiện các yêu cầu sau: a) Cho biết sóng truyền trên dây là sóng dọc hay sóng ngang. b) Mô tả chuyển động của từng điểm trên dây
Ảnh
Lời giải
a) Sóng trên sợi dây là sóng ngang. b) Khi có sóng truyền qua, các điểm trên dây dao động lên xuống quanh một vị trí cân bằng xác định. Xuất hiện những điểm dao động cực đại, gọi là đỉnh sóng.
Bước sóng và tốc độ truyền sóng
Bước sóng và tốc độ truyền sóng
· Bước sóng là quãng đường sóng truyền đi được trong một chu kì dao động. λ = vT · Tốc độ truyền sóng được xác định bằng thương số giữa quãng đường sóng truyền đi được và thời gian để sóng truyền đi quãng đường đó. v = latex(s/(Δt))
Lưu ý
Lưu ý:
- Sự truyền sóng cơ là sự truyền dao động giữa các phần tử của môi trường truyền sóng. Trong quá trình sóng được truyền đi, mỗi phần tử thực hiện dao động quanh vị trí cân bằng xác định của nó. - Tốc độ truyền sóng trong một môi trường xác định thường là hằng số. Tốc độ dao động là tốc độ một chất điểm thực hiện dao động quanh vị trí cân bằng, là đại lượng biến đổi theo thời gian. - Tốc độ truyền sóng phụ thuộc cà đặc tính của môi trường truyền như mật độ môi trường, tính đàn hồi, nhiệt độ, áp suất,… - Tần số không phụ thuộc vào môi trường.
Câu hỏi 2
Câu hỏi 2: Tốc độ truyền sóng trong môi trường nhanh hay chậm có phụ thuộc tốc độ dao động tại chỗ của các phần tử môi trường không?
Lời giải
- Tốc độ truyền sóng trong môi trường nhanh hay chậm không phụ thuộc tốc độ dao động tại chỗ của các phần tử môi trường. - Tốc độ truyền sóng trong môi trường xác định thường là hằng số: v = latex(λ/T) = λf Tốc độ dao động của phần tử môi trường là đại lượng biến thiên điều hoà theo thời gian: v = ωAcos(ωt + φ0 + latex(π/2))
Câu hỏi 3
Câu hỏi 3: Từ ví dụ về tốc độ truyền sóng âm trong các môi trường rắn, lỏng và khí, hãy rút ra nhận xét và giải thích sự khác nhau này.
Lời giải
- Tốc độ truyền sóng trong các môi trường tăng dần từ không khí, lỏng, rắn. - Giải thích: sóng là sự lan truyền dao động trong không gian, môi trường có nhiều phần tử vật chất hơn, khoảng cách giữa các phần tử gần nhau hơn thì sẽ lan truyền dao động nhanh hơn. Môi trường không khí có các phần tử cách xa nhau hơn so với môi trường chất lỏng, môi trường chất lỏng có các phân tử cách nhau xa hơn so với các phân tử trong môi trường chất rắn.
Cường độ sóng
Cường độ sóng
Cường độ sóng I là năng lượng sóng truyền qua một đơn vị diện tích vuông góc với phương truyền sóng trong một đơn vị thời gian. I = latex(E/(S.(Δt))) = latex(P/S) Trong hệ SI, cường độ sóng có đơn vị là W/m2. P = latex(E/(Δt)) là công suất của sóng và S là diện tích mà năng lượng sóng E truyền qua trong khoảng thời gian Δt.
Phương trình sóng
Phương trình sóng
Phương trình sóng
Giả sử nguồn sóng có phương trình: u0 = Acos(ωt) Phương trình sóng truyền theo trục Ox: u = Acos(latex((2π)/T)t − latex((2π)/λ)x) - Phương trình sóng có tính tuần hoà theo không gian với chu kì λ và theo thời gian với chu kì T. - Tại cùng một thời điểm, dao động tại điểm M trễ pha hơn dao động tại nguồn một góc latex((2π)/λ)x (với x là khoảng cách từ điểm M đến nguồn).
Câu hỏi 4
Quan sát Hình 6.3, xác định độ lệch pha của hai điểm A và B trên cùng phương truyền sóng vào thời điểm t = latex((7T)/4)
Câu hỏi 4:
Lời giải
Ở thời điểm t = latex((7T)/4) thì điểm A đang ở VTCB, điểm B đang ở biên dương. Nghĩa là sau khoảng thời gian ngắn nhất Δt = latex(T/4) thì hai điểm có trạng thái giống nhau, nên hai điểm A và B dao động lệch pha nhau góc Δφ = latex((2π)/T).latex(T/4) = latex(π/2).
Ảnh
Luyện tập
Luyện tập: Giải thích vì sao ở Hình 6.6a, đường biểu diễn có một đoạn nằm ngang sau vị trí có toạ độ x1 và ở Hình 6.6b, đường biểu diễn có một đoạn nằm ngang trước thời điểm t1.
Lời giải
Ở đồ thị a có đường nằm ngang sau vị trí có toạ độ x1 là vì tại sau điểm đó chưa có sóng truyền tới. Ở đồ thị b có đường nằm ngang trước thời điểm t1 là vì thời điểm trước đó sóng chưa truyền tới điểm M.
Ảnh
Dặn dò
Dặn dò
Ảnh
Dặn dò
Ghi nhớ kiến thức trọng tâm Hoàn thành các bài tập trong sách bài tập Chuẩn bị bài mới:"Bài 7. Sóng điện từ"
Cảm ơn
Ảnh