BÀI 13. SÓNG DỪNG
Trang bìa
Trang bìa
BÀI 13. SÓNG DỪNG
Ảnh
Khởi động
Giới thiệu bài
Ảnh
Giới thiệu bài
Câu hỏi khởi động
Khởi động: Khi vỗ tay đều trước miệng các ống của đàn K'lông pút có độ dài khác nhau như hình bên, thì thấy âm phát ra ở các miệng ống trầm bổng khác nhau. Sóng âm lan truyền trong mỗi ống không phải là sống chạy. Vậy đó là loại sóng gì và có những đặc điểm nào?
Trả lời: + Khi ta vỗ tay vào miệng ống, cột không khí dao động tạo ra sóng dừng, độ dài của mỗi ống khác nhau nên các nốt nhạc phát ra cũng thay đổi. + Sóng dừng là một sóng tổng hợp bởi hai sóng cùng biên độ, cùng tần số lan truyền theo hai hướng ngược nhau trên một dây giao thoa với nhau tạo nên một sóng tổng hợp.
Ảnh
Thí nghiệm tạo sóng dừng
Thí nghiệm
Chuẩn bị: + Giá thí nghiệm. + Dây đàn hồi PQ. + Bộ rung. + Máy phát tần số. Tiến hành: - B1: Giữ cho dây căng, đầu P mắc vào ròng rọc, đầu rung mắc vào dây. - B2: Cho độ rung hoạt động để rung đầu P. Điều chỉnh tần số của bộ rung cho đến khi trên dây xuất hiện những điểm dao động. - B3: Thay đổi tần số của bộ rung cho đến khi lại quan sát được những điểm dao động.
Ảnh
Câu hỏi
Câu hỏi: Từ kết quả thí nghiệm rút ra điều kiện để có sóng dừng.
Trả lời: Điều kiện để có sóng dừng trên một dây có hai đầu cố định thì hai sóng giao nhau phải có hai sóng có cùng tần số (một sóng tới và một sóng phản xạ) và chiều dài của dây phải bằng một số nguyên lần nửa bước sóng.
Ảnh
Điều kiện để có sóng dừng trên dây một đầu cố định, một đầu tự do hoặc trong ống khí một đầu kín, một đầu hở là chiều dài của dây hoặc của cột không khí phải bầng một số lẻ một phần tư bước sóng.
Ảnh
Giải thích sự tạo thành sóng dừng
1. Đặc điểm của sóng dừng
+ Sóng dừng được tạo thành mỗi khi có hai sóng cùng biên độ, cùng bước sóng lan truyền theo hai hướng ngược nhau. Hai sóng này gặp nhau, giao thoa nhau tạo nên sóng tổng hợp là sóng dừng. Những điểm tại đó hai sóng ngược pha nhau thì không dao động và được gọi là nút sóng. Những điểm tại đó hai sóng đồng pha với nhau thì dao động với biên độ cực đại và được gọi là bụng sóng (Hình 13.2). + Sóng dừng là tổng hợp của nhiều sóng tới và sóng phản xạ.
Ảnh
Câu hỏi
Câu hỏi: Hãy xác định số nút và số bụng của sóng dừng trên sợi dây Hình 13.3.
Đáp án: Sóng dừng trên sợi dây ở Hình 13.3 có 4 nút sóng và có 3 bụng sóng.
Ảnh
2. Điều kiện để có sóng dừng
+ Điều kiện để có sóng dừng trên một sợi dây có hai đầu cố định là chiều dài của sợi dây phải bằng một số nguyên lần nửa bước sóng (Hình 13.3).
Ảnh
Ảnh
Sóng dừng trong các nhạc cụ
1. Sóng dừng đối với nhạc cụ dây
+ Đối với các loại nhạc cụ dây như đàn ghita, violon, đàn tính, đàn cò,.. thì hai đầu dây đàn được giữ cố định. Khi ta gảy đàn, trên dây xuất hiện sóng dừng. Theo công thức (13.1), nó phát ra một âm có bước sóng A = 2L hay có tần số f = latex(v/2L) . + Khi ấn ngón tay vào các phím khác nhau ta đã thay đổi chiều dài của dây đàn, do đó âm phát ra có độ cao, thấp khác nhau. Để khuếch đại âm, đàn ghita còn có một thùng đàn đóng vai trò hộp cộng hưởng.
Ảnh
Câu hỏi
Câu hỏi 1: Hãy giải thích sự tạo thành sóng dừng trên dây PQ ở thí nghiệm Hình 13.1.
Đáp án: Sóng từ nguồn là bộ rung truyền tới đầu P của sợi dây đàn hồi PQ có hai đầu cố định tại P và Q. Thông qua sợi dây đàn hồi, sóng truyền từ P tới Q là vật cản cố định và bị phản xạ trở lại. Sóng phản xạ trở lại từ Q ngược pha với sóng tới từ P và có cùng tần số, nên hai sóng này là hai sóng kết hợp. Do vật tại một điểm bất kì trên sợi dây PQ luôn nhận được hai sóng kết hợp (một sống tới tử P và một sóng phản xạ từ Q), chúng giao thoa với nhau và tạo nên hiện tượng sóng dừng trên dây.
Ảnh
2. Sóng dừng đối với nhạc cụ khí
+ Đối với các loại nhạc cụ khí như sáo, kèn, khi ta thổi, cột không khí dao động tạo ra sóng dừng. Bằng cách thay đổi lỗ không bị bịt ta thay đổi chiều dài cột không khí dao động. Do đó các nốt nhạc phát ra cũng bị thay đổi (Hình 13.5).
Ảnh
Câu hỏi 1
Câu hỏi 2: Một dây đàn hồi dài 0,6 m hai đầu cố định dao động với một bụng sóng. a) Tính bước sóng λ của sóng trên dây. b) Nếu dây dao động với 3 bụng sóng thì bước sóng là bao nhiêu
Đáp án: Để trên dây xuất hiện sóng dừng, ta phải có:L=nlatex(λ/2) (*) a) Trên dây xuất hiện một bụng sóng ⇒ n = 1 Thay n = 1 vào điều kiện (*) ⇒ λ=latex((2L)/n) =latex((2.0,6)/1)=1,2(m) b) Trên dây xuất hiện ba bụng sóng ⇒ n = 3 Thay n = 3 vào điều kiện (*) ⇒λ=latex((2L)/n) =latex((2.0,6)/3)=0,4(cm)
Câu hỏi 2
Câu hỏi 3: Trên sợi dây đàn hồi, có chiều dài L = 1,2 m người ta tạo ra sóng dừng có hình dạng được mô tả ở Hình 13.6. Biết tần số rung của sợi dây là f = 13,3 Hz. Xác định tốc độ truyền sóng trên dây.
Đáp án: Điều kiện để xuất hiện sóng dừng trên dây có hai đầu cố định là L=nlatex(λ/2) Từ hình vẽ ta thấy trên dây xuất hiện 3 bụng sóng ⇒n=3 ⇒λ=latex((2L)/n) =latex((2.1,2)/3)=0,8(m) Tốc độ sóng truyền trên dây là: v=λf=0,8.13,3=10,64(m/s)
Ảnh
Câu hỏi 3
Câu hỏi 3: Tìm điều kiện để có sóng dừng trong cột không khí một đầu cố định, một đầu tự do (Hình 13.7).
Đáp án: Điều kiện để có sóng dừng trong ống khí một đầu kín, một đầu hở là chiều dài của cột không khí phải bầng một số lẻ một phần tư bước sóng. L=(2n+1)latex(λ/4) với n = 0,1,2,3,...
Ảnh
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