BÀI 8. MÔ TẢ SÓNG
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
BÀI 8. MÔ TẢ SÓNG
Khởi động
Giới thiệu bài
Ảnh
Giới thiệu bài
Câu hỏi khởi động
Khởi động: Trong cuộc sóng hằng ngày, chúng ta thường gặp hay nghe đến nhiều loại sóng như: sóng nước, sóng âm, sóng vô tuyến, sóng biển, sóng địa chấn,... Vậy sóng được hình thành như thế nào và có những đặc điểm gì?
Trả lời: + Sóng biển được tạo ra dưới tác dụng của gió nhưng đôi khi cũng do các hoạt động địa chấn. Các phân tử nước tham gia vào chuyển động sóng chỉ xoay vòng tại chỗ và có ít chuyển động tịnh tiến. + Sóng có những đặc điểm: chiều dài sóng, chu kì sóng, chiều cao sóng, biên độ sóng, độ dốc sóng, năng lượng sóng, vận tốc truyền sóng, ...
Thí nghiệm tạo sóng mặt nước
Thí nghiệm
Ảnh
Chuẩn bị: Thiết bị tạo sóng mặt nước bằng kênh tạo sóng (Hình 8.1).
Tiến hành: + Đặt một miếng xốp nhỏ C trên mặt nước. Khi quay đĩa D làm cho vật tạo sóng 0 dao động lên xuống, ta thấy mặt nước tại ô bị biến dạng thành những gợn sóng lan truyền đi xa. Khi gợn sóng lan truyền đến C thì miếng xốp dao động lên xuống. + Quan sát qua thành kênh, ta thấy mặt cắt của nước có dạng hình sin. Ta nói đã có sóng hình sin truyền trên mặt nước. O là nguồn sóng nước là môi trường truyền sóng đường thẳng DC là phương truyền sóng. Những phần tử môi trường tham gia dao động tạo thành sóng.
Hiện tượng Thí nghiệm
Ảnh
Hãy quan sát chuyển động của miếng xốp trong thí nghiệm Hình 8.1 và cho biết miếng xốp có chuyển động ra xa nguồn cùng với sóng không?
Giải thích: Miếng xốp không chuyển động ra xa nguồn cùng với sóng vì các phần tử môi trường chỉ dao động trong một phạm vi không gian rất hẹp, trong khi sóng truyền đi rất xa.
Giải thích sự tạo thành sóng
Giải thích hiện tượng 1
Giải thích hiện tượng 1: Trong thí nghiệm Hình 8.1, các phần tử nước sát nguồn O dao động theo phương thẳng đứng. Nhờ có lực liên kết giữa các phần tử nước mà các phần tử nước ở điểm M lân cận điểm O dao động theo. Đến lượt các phần tử nước điểm N gần điểm M dao động. Ta nói có dự truyền dao động từ điểm này sang điểm khác tạo thành sóng mặc nước.
Ảnh
Như vậy, có hai nguyên nhân tạo nên sóng truyền trong một môi trường. Đó là nguồn dao động từ bên ngoài tác dụng lên môi trường và có lực liên kết giữa các phần tử của môi trường.
Giải thích hiện tượng 2
Giải thích hiện tượng 2: Bây giờ ta hãy xét sóng mặt nước có dạng hình sin lan truyền từ nguồn O theo phương trình Ox (Hình 8.2). + Tại thời điểm bắt đầu quan sát (t=0) phần tử nước tại O bắt đầu đi lên, còn các điểm khác chưa dao động. - Hình 8.2a cho biết hình dạng của sóng tại t=latex(T/4). - Hình dạng sóng được mô tả ở Hình 8.2b là t=latex(T/2). - Hình dạng sóng được mô tả ở Hình 8.2c, d là t=latex((3T)/4).
Ảnh
Câu hỏi tình huống
Ảnh
Câu hỏi: Trong đồ thị của sóng Hình 8.2d, những điểm nào trong các điểm M, N, P trên phương Ox dao động lệch pha latex(pi/2). ngược pha, đồng pha với nhau?
Trả lời: Điểm N dao động lệch pha π2 với hai điểm M,P. Điểm M và P, O và N dao động ngược pha nhau. Không có điểm nào dao động cùng pha.
Các đại lượng đặc trưng của sóng
Đồ thị minh họa
Ảnh
Hình 8.3 là đồ thị một sóng hình sin lan truyền trên mặt nước theo phương trình Ox. trong đó: u là li độ của các phần tử môi trường ở mỗi vị trí x trên phương truyền sóng tại một thời điểm t.
Các đại lượng đặc trưng
Ảnh
Các đại lượng đặc trưng: + Biên độ sóng là độ dịch chuyển lớn nhất của phần tử sóng khỏi vị trí cân bằng. + Chu kì của sóng chính bằng chu kì dao động của phàn tử sóng. Kí hiệu là T (s). + Tần số sóng: f=latex(1/T).
+ Bước sóng là quãng đường sóng truyền được một chu kì. kí hiệu là λ . Đơn vị tính là mét.
Ảnh
+ Cường độ sóng I được định nghĩa là năng lượng sóng được truyền qua một đơn vị diện tích vuông góc với phương truyền sóng trong một đơn vị thời gian.
Ảnh
Hoạt động ứng dụng
Hoạt động: Khi quan sát một hồ nước rộng, ta nhìn thấy có những gợn sóng lan truyền qua trước mặt. Hãy đề xuất cách đo các đại lượng đặc trưng của sóng như: chu kì của sóng, bước sóng, tốc độ truyền sóng trên mặt nước.
Trả lời: + Ta có thể đánh dấu 1 điểm trên mặt nước sau đó ta đếm số đỉnh sóng đi qua điểm đó (n) và dùng đồng hồ bấm giờ để xác định thời gian (t), từ đó ta xác định được : chu kì sóng T=latex(t/(n-1)) + Ta xác định khoảng cách giữa hai đỉnh sóng liên tiếp là 1 bước sóng + Từ đó xác định tốc độ truyền sóng trên mặt nước là: v=latex(λ/T)
Bài tập luyện tập
Bài tập 1
Câu hỏi 1: Trên mặt hồ yên lặng, một người làm cho con thuyền dao động tạo ra sóng trên mặt nước. Thuyền thực hiện được 24 dao động trong 40s, mỗi dao động tạo ra một ngọn sóng cao 12 cm so với mặt hồ yên lặng và ngọn sóng tới bờ cách thuyền 10 m sau 5s. Với số liệu này, hãy xác định: a) Chu kì dao động của thuyền. b) Tốc độ lan truyền của sóng. c) Bước sóng. d) Biên độ sóng.
Trả lời: a) Chu kì dao động của thuyền: b) Tốc độ lan truyền của sóng: c) Bước sóng: d) Biên độ sóng: A = 12 cm:
Ảnh
Ảnh
Ảnh
Bài tập 2
Câu hỏi 2: Hình 8.4 là đồ thị (u-t) của một sóng âm trên màn hình dao động kí. Biết mỗi cạch của ô vuông theo phương ngang trên hình tương ứng với 1 ms. Tính tần số của sóng.
Ảnh
Trả lời: Từ đồ thị ta thấy:
Ảnh
Bài tập 3
Bài tập trắc nghiệm
Câu hỏi 3: Trong thí nghiệm ở Hình 8.1, nếu ta thay đổi tần số dao động của nguồn sóng thì đại lượng nào sau đây không thay đổi?
A. Chu kì sóng.
B. Bước sóng.
C. Tần số sóng.
D. Tốc độ truyền sóng.
Dặn dò
- Dặn dò
Ảnh
Dặn dò:
Ôn lại các kiến thức vừa học. Làm thêm bài tập trong sách bài tập. Chuẩn bị trước bài sau.
- Cảm ơn
Ảnh