I. Sóng ĐỘNG CƠ và dao động ĐỘNG CƠ
1. Sóng cơ họcvà dao động cơ học lan truyền trong vật chất (rắn, lỏng, dầu). Sóng cơ học không thể truyền qua hư không.
Bạn thấy: Sóng cơ truyền các hạt vật chất như thế nào
Mời các bạn xem video sau:
Những giọt nước rơi trên mặt nước để tạo ra sóng
Và đoạn tiếp theo:
giọt nước rơi vào nước để tạo thành sóng
Hai đoạn phim trên cho thấy: Nếu trên mặt nước có một chấn động mạnh theo phương thẳng đứng duy trì trong thời gian đủ lâu thì trên mặt nước sẽ có một sóng tròn lan truyền. Tâm của sóng tròn này chính là nguồn phát ra dao động nói trên, khoảng cách (qua tâm) của hai gợn sóng liên tiếp gọi là bước sóng.
.
Sơ đồ sau đây minh họa rõ ràng khái niệm về độ dài sóng bề mặt
Trong hình vẽ: P là một thanh kim loại đàn hồi, đầu A chạm nhẹ vào mặt nước. Khi lắc thanh P thì đầu A chạm liên tục vào mặt nước tạo thành sóng tròn hướng vào đầu A. Bước sóng
và khoảng cáchbiểu tượng đỏtrong hình.
2. Hai loại dạng sóng đồng hồ đơn giảnHiện tạisóng ngangVàsóng dọc
a) Sóng ngangvà sóng với một đường trònvuông gócvà truyền sóng.
sóng ngangdễ lây lantrên nướcVàtrong chất rắnNói một cách đơn giản, sóng bề mặt có thể được coi là sóng ngang.
Một cách để tạo sóng ngang được hiển thị trong video này:
Thử tạo sóng ngang trên lò xo
Điều tương tự cũng xảy ra khi chúng ta thay lò xo bằng một sợi dây thun tốt.
b) Sóng dàivà sóng trực tiếp cho sự dao động của các hạtsự liên quanvà truyền sóng.
Sóng dọc truyền được trong chất rắn, chất lỏng và chất khí.
Một cách để tạo sóng dài được xem trong video này:
sóng dọc
Sơ đồ sau đây cho thấy sự khác biệt giữa hai loại sóng:
Trong chương trình Vật lí 12, chúng ta xét một trường hợp đơn giản: Khi có sóng ngang, các phần tử dao động dọc theo phương truyền sóng hoặc song song với phương truyền sóng. (sóng dọc) nên sóng bề mặt thường được coi là sóng ngang.
Trong các nghiên cứu sâu hơn, người ta thấy rằng điều này không hoàn toàn đúng.
Tôi vừa xem video sau:
Làn sóng nâng cao (trong giáo dục đại học)
Trong video này, chúng ta thấy: Một vật chìm trong nước chuyển động theo chuyển động tròn khi các dòng chảy trên bề mặt đi qua, không chỉ theo một đường thẳng.
3. Đặc điểm tần số của sóng cơ học
a) Biên độ sóngvà biên độ dao động của các phần tử khi sóng truyền. Ta kí hiệu biên độ của sóng là A.
b) Thời gian và tần suấtsóng là thời gian và tần số dao động của các phần tử vật chất khi sóng truyền. Là một dao động cơ, chu kỳ của sóng này được ký hiệu là T và tần số của sóng là f. Chúng tôi cũng có:
c) Độ dài sóng: (Ghi chú
) Bước sóng là khoảng cách ngắn nhất giữa hai điểm trên cùng một phương truyền sóng trong cùng một trường. khoảng cách giữa hai ngọn sóng liên tiếp.
đ) Tốc độ sóng(kí hiệu là v) là tốc độ truyền của pha dao động (Đối với sóng ngang là tốc độ truyền của đỉnh sóng).
Trong môi trường đồng chất, tốc độ truyền sóng không đổi, tốc độ truyền sóng phụ thuộc vào các điều kiện (bản chất, khối lượng riêng, tính đàn hồi, nhiệt độ). Nói chung, tốc độ truyền sóng trong chất rắn lớn hơn trong chất lỏng; tốc độ truyền sóng trong chất lỏng lớn hơn trong chất khí: vsolid > vliquid > vgas.
e) Năng lượng sóng(Kí hiệu là W) là năng lượng dao động của hạt khi sóng truyền.
Vì thế:
Sóng là quá trìnhtuần hoànTRONGkhông giantheo dõithời gian.Wave và quá trìnhtruyền pha dao độngVàtruyền tải điện.
Lưu ý rằng:
sóng cơ họcKHÔNGcó thể lan truyền trong chân không.KHÔNGKhi sóng cơ truyền từ môi trường này sang môi trường khác thìtần số f (và do đó thời gian T) không đổi. Đây là đặc điểm chung của mọi hiện tượng sóng.
4. Phương trình sóng
Bên Sửu có thủy triều lên. Đối với phương này (gọi là phương truyền sóng), ta xét ba điểm M, O, N trong hệ.
Xem thêm: Đáp án môn Toán 2021, Đáp án môn Toán 2021
Đồng thời ta thấy sóng tới M sớm hơn sóng tới, thời gian là
; sóng tới N bị trễ một khoảng thời gian
..
Giả sử phương trình chuyển động tại O là
Phương trình dao động tại MỹHiện tại
Biến đổi ta được:
Phương trình dao động tại NHiện tại
Biến đổi ta được:
Nói ngắn gọnnếu x là thứ tự của điểm M đang xét (chiều dương trên trục ox là chiều truyền sóng) (Với điểm M, x = – MO; với điểm N, x = + ON), thì phương trình dao động của điểm M là
Phương trình này đúng nếu phương trình dao động tại gốc tọa độ là
như được xem xét. Nếu phương trình xoay quanh gốc tọa độ O và
Khi đó phương trình chuyển động tại M có tọa độ x
5. Độ lệch pha giữa hai điểm cách nhau một khoảng d trên đường khuếch tán song song
Từ phương trình sóng uM trên dễ dàng xác định được phương pháp tính độ lệch pha giữa hai điểm cách nhau một khoảng d trên cùng một phương truyền sóng.
