Lí thuyết Chương Sóng cơ học CB &NC

LÍ THUYẾT VẬT LÍ 12
Cơ bản
&
Nâng cao

Chương : Sóng C ơ
1. Sóng cơ. Phương trình sóng
2. Phản xạ sóng. Sóng dừng.
3. Giao thoa sóng.
4. Sóng âm. Nguồn nhạc.
5. Hiệu ứng Đốp-ple
Löu haønh noäi boä – 2008
Sóng cơ. Phương trình sóng
1. Hiện tượng sóng:
• Sóng cơ là dao động cơ lan truyền trong một môi trường.
• Có 2 loại : sóng ngang và sóng dọc
- Sóng ngang : là sóng mà các phần tử của sóng dao động theo
phương vuông góc với phương truyền sóng.
- Sóng dọc : là sóng mà các phần tử của sóng dao động theo
phương trùng với phương truyền sóng.
• Giải thích sự tạo thành sóng cơ học :
Sóng cơ học được tạo thành nhờ lực liên kết đàn hồi giữa các phần
tử của môi trường truyền dao động đi, và các phần tử càng ở xa tâm
dao động cùng trễ pha hơn.
2. Những đại lượng đặc trưng của chuyển động sóng.
a. Chu kì, tần số sóng:
Tất cả các phần tử của sóng đều dao động với cùng chu kì và tần
số, gọi là chu kì và tần số của sóng.
b. Biên độ sóng:
Biên độ sóng tại mỗi điểm trong không gian là biên độ dao động
của phần tử môi trường tại điểm đó.

Trong thực tế, càng ra xa tâm dao động thì biên độ sóng càng nhỏ
vì lực cản, sự lan tỏa năng lượng càng rộng hơn.
c. Bước sóng (
λ
) :
Bước sóng là khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên
phương truyền sóng có dao động cùng pha. Hay bước sóng là quãng
đường sóng truyền được trong một chu kì.
λ = v.T =
v
f
trong đó
ì
ï
l
ï
ï
ï
í
ï
ï
ï
ï
ỵ
: bước sóng (m)
v : tốc độtruyền sóng (m / s)
f : tần số (Hz), T : chu kì (s)
d. Tốc độ truyền sóng:
v .f
T

l
= = l
• Tốc độ truyền sóng là tốc độ truyền pha dao động.
• Trong khi sóng truyền đi, các phần tử của sóng vẫn dao động tại
chỗ.
e. Năng lượng sóng:
• Quá trình truyền sóng là quá trình truyền năng lượng.
3. Phương trình sóng:
a. Lập phương trình:
• Xét trường hợp sóng ngang truyền dọc theo một đường thẳng Ox.
Bỏ qua mọi lực cản.
• Chọn : - Trục tọa độ Ox là đường truyền sóng.
- Gốc tọa độ O là điểm bắt đầu truyền dao động.
- Chiều dương là chiều truyền sóng.
- Gốc thời gian t = 0 là lúc bắt đầu truyền dao động.
• Giả sử phương trình sóng tại O : u
O
(t) = Acosωt = Acos
2
T
p
t
• Gọi : + M là một điểm bất kỳ trên đường truyền sóng
+ v là tốc độ truyền sóng.
+ Thời gian sóng truyền từ O đến M : t =
x
v
.
• Phương trình sóng tại M.
u

M
(t) = Acos ω
x
t
v
ỉ ư
ç ÷
-
ç ÷
ç ÷
è ø
= Acos
x
t
v
ỉ ư
w
ç ÷
w -
ç ÷
ç ÷
è ø
= Acos
2 2
t x
T
ỉ ư
p p
ç ÷
-

ç ÷
ç ÷
è ø
l
với
2
= 2 f =
T
p
w p
b. Một số tính chất của sóng suy ra từ phương trình sóng:
• Tính tuần hoàn theo thời gian.
Xét điểm M xác đònh, trạng thái dao động của M ở các thời điểm
t, t + T, t + 2T, ... hoàn toàn giống nhau.
• Tính tuần hoàn theo không gian
Xét điểm M có li độ x. Trên đường truyền sóng, những điểm
cách nhau một khoảng bằng một bước sóng thì có cùng li độ.
(cùng trạng thái dao động).
O
M
x
x
Phản xạ sóng. Sóng dừng.
1. Sự phản xạ sóng.
• Sóng đang truyền trong một môi trường mà gặp vật cản thì bò phản
xạ.
• Sóng phản xạ có cùng tần số và bước sóng với sóng tới.
• Nếu vật cản cố đònh (đầu phản xạ cố đònh) thì sóng phản xạ ngược
pha với sóng tới (đổi chiều).
2. Sóng dừng

• Sóng tới và sóng phản xạ, nếu truyền theo cùng một phương có thể
giao thoa với nhau và tạo thành một hệ sóng dừng.
• Sóng dừng là sóng có các nút và bụng cố đònh trong không gian.
- Những điểm đứng yên gọi là nút.
- Những điểm dao động với biên độ cực đại gọi là bụng.
- Những nút và bụng xen kẽ, cách đều nhau.
3. Điều kiện để có sóng dừng :
a. Đối với dây có 2 đầu cố đònh hay một đầu cố đònh, một đầu dao
động.
• Hai đầu dây là 2 nút.
• Khoảng cách giữa 2 nút hay 2 bụng liên tiếp là
2
l
• Chiều dài dây bằng một số nguyên lần nửa bước sóng.
l
= n .
2
l
{n = 1, 2, ... là số bó nguyên}.
• Số bụng sóng = Số bó sóng = n
• Số nút = n + 1
b. Đối với dây có hai đầu tự do
• Hai đầu tự do là hai bụng sóng.
• Khoảng cách giữa 2 nút hay 2 bụng liên tiếp là
2
l
• Chiều dài dây bằng một số nguyên lần nửa bước sóng.
l
= n .
2

l
{n = 1, 2, ... }
• Trên dây có : - Số bó sóng nguyên = n – 1
- Số bụng sóng = n + 1