Bài 14. Sóng cơ. Phương trình sóng

Trường THPT Đông Hà
Lớp 12A1
Nhóm:

1. Đào Bá Trọng Khánh
2. Trương Đức Pháp
3. Nguyễn Quỳnh Thanh
4. Nguyễn Thị Khánh Trang


Bài 14:

Sóng cơ
Phương trình sóng


Nội dung bài học
1. Hiện tượng sóng

2. Những đại lượng đặc trưng của chuyển động sóng

3. Phương trình sóng


1. Hiện tượng sóng

a. Quan sát
Sóng được tạo ra như thế
nào???
b. Khái niệm sóng cơ

c. Giải thích sự tạo thành sóng cơ


1. Hiện tượng sóng
a. Quan sát

giọtsóng
nước
rơinước
xuống
mặtmột
nước.
Trên
mặt nước
xuất hộp
hiệnchữ
những
tròn gọi
đồng
xen kẽ
Có Một
thể tạo
mặt
trong
thiết
bị bằng
kính hình
nhậtvòng
(H.14.1)
là tâm

kênhlồi,
tạolõm
sóng
Chú ý: Khi sóng cơ truyền đi chỉ có pha dao động (trạng thái dao động) của các phần tử vật chất lan truyền còn các phần
lan rộng dần tạo thành sóng mặt nước.
tử vật chất chỉ dao động xung quanh vị trí cân bằng cố định.


1. Hiện tượng sóng

b. Khái niệm sóng cơ
* Sóng cơ là dao động cơ lan truyền trong một môi trường.
- Khi các phần tử của môi trường dao động theo phương truyền sóng, ta gọi đó là sóng dọc.
- Khi các phần tử của môi trường dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng, ta gọi đó là
sóng ngang.

Phương dao động
Phương dao động

Phương truyền sóng
Phương truyền sóng


1. Hiện tượng sóng
c. Giải thích sự tạo thành sóng cơ
t=0

A

B

C

D

E

t=

T
4

t=

T
2

t=

3T
4

t=T

λ


1. Hiện tượng sóng
c. Giải thích sự tạo thành sóng cơ
- Sóng cơ được tạo thành do giữa các phần tử vật chất môi trường có lực liên kết đàn hồi.

0

1

2

3 4

5

6

7

8

9 10 11 12

O hiện biến dạng
- Khi lực liên kết đàn hồi xuất hiện biến dạng lệch thì môi trường truyền sóng ngang, khi lực liên kết đàn hồi xuất

I

dãn, nén thì môi trường truyền sóng dọc.

T
4

II

- Sóng ngang chỉ truyền trong môi trường rắn và lỏng.
- Sóng dọc truyền được trong cả ba môi trường vật chất rắn, lỏng và khí. 

T
2

III
* Chú ý : 

3T
4

• Các môi trường
IV rắn, lỏng, khí được gọi là môi trường vật chất.
• Sóng cơ không truyền được trong chân không.
V

T

λ


2. Những đại lượng đặc trưng của chuyển động sóng

a. Chu kì, tần số sóng

b. Biên độ sóng

c. Bước sóng

d. Tốc độ truyền sóng

e. Năng lượng sóng


2. Những đại lượng đặc trưng của chuyển động sóng

a. Chu kì, tần số sóng

Tất cả các phần tử của môi trường đều dao động với cùng chu kì và tần số bằng chu kì, tần số của nguồn
dao động gọi là chu kì và tần số của sóng.


2. Những đại lượng đặc trưng của chuyển động sóng

b. Biên độ sóng

Biên độ sóng tại mỗi điểm trong không gian chính là biên độ dao động của các phần tử môi trường tại điểm
đó.


2. Những đại lượng đặc trưng của chuyển động sóng

c. Bước sóng

Bước sóng là khoảng cách giữa hai phần tử sóng gần nhau nhất trên phương truyền sóng dao động cùng
pha.

 

 
 

Τ
Bước sóng là quãng đường mà sóng lan truyền được trong một chu kỳ dao động. 


2. Những đại lượng đặc trưng của chuyển động sóng

d. Tốc độ truyền sóng

-Là tốc độ truyền pha của dao động.
- Tốc độ truyền sóng phụ thuộc vào bản chất của môi trường truyền (tính đàn hồi và mật độ môi trường).
- Tốc độ truyền sóng trong các môi trường giảm theo thứ tự: 
Rắn → lỏng → khí 

v = λ / T = fλ


2. Những đại lượng đặc trưng của chuyển động sóng

e. Năng lượng sóng
Sóng truyền dao động cho các phần tử của môi trường nghĩa là truyền cho chúng một năng lượng

 

Quátrìnhtuyềnsónglàquátrìnhtruyềnnănglượng


3. Phương trình sóng

Phương trình sóng là phương trình xác định li độ u của mỗi phần tử của môi trường tại điểm có toạ độ x
Lậpthời
phương
vàoa.một
điểm trình
t bất kì

b. Một số tính chất của sóng suy ra từ phương trình sóng


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.
Gọi : + M là một điểm bất kỳ trên đường truyền sóng
+ v là vận tốc truyền sóng.
+ Thời gian sóng truyền từ O đến M : t = x/v


3. Phương trình sóng
x = vt

a. Lập phương trình

Phương trình dao động tại O:
u (t) = Acosωt
0

O

Thời gian sóng truyền từ O đến M là t0= x/v
Pha dao động ở M vào thời điểm t chính là pha dao động của O vào thời điểm t–t 0. Do đó:

u (t) =Acosω(t–t ) =Acosω(t – x/v) =Acos (ωt –2πx/λ)
M
0
Vậy: u (t) = Acos (ωt –2π
M
hay: uM(t) = Acos

)

x
λ

  t x 
 2π  T − λ ÷

 

M


3. Phương trình sóng

a. Lập phương trình
* Phương trình của sóng hình sin truyền theo trục ox là:

x
t x
u M =A cos ω( t - ) =A cos 2π( - )
v
T λ
uM là li độ tại điểm M có tọa độ x vào thời điểm t
* Phương trình của sóng cho ta thấy li độ của các phần tử vật chất khi sóng truyền qua là một hàm số tuần hồn theo
thời gian và tuần hồn trong khơng gian.


3. Phương trình sóng

b. Một số tính chất của sóng suy ra từ phương trình sóng

x
t x
u M = A cos ω (t - ) = A cos 2π ( - )
v
T λ
 Tính tuần hoàn theo thời gian

 Tính tuần hoàn theo không gian


3. Phương trình sóng
b. Một số tính chất của sóng suy ra từ phương trình sóng

uM

x
t x
= A cos ω (t - ) = A cos 2π ( - )
v
T λ

 Tính tuần hoàn theo thời gian:
Dao động của P cách tâm O một đoạn d có phương trình:

uP (t) = Acos (ωt –2π )

d
λ

P dao động điều hoà theo thời gian với chu kì T =
u
Đồ thị phụ thuộc u (t) theo t:
P

2π
ω

P

+A
O
T
-A

2T

t


3. Phương trình sóng
b. Một số tính chất của sóng suy ra từ phương trình sóng
 Tính tuần hoàn theo không gian:
Vị trí của tất cả các điểm trên dây tại thời điểm cụ thể t 0 định bởi phương trình:

x
λ

u (x,t ) = u (x) = Acos (ωt –2π )
M 0
M
0
Vì u (x + λ) = Acos (ωt –2π
M
0

x+λ
λ

)

= Acos(ωt –2π
0

)

x
λ

=Acos (ωt –2π – –2π)
0

x
λ

= u (x)
M
u
M

Suy ra hàm số: uM(x) có chu kì là λ, tức là các điểm nằm
trên sợi dây cách nhau bằng số nguyên là bước sóng thì

+A

dao động cùng pha.

O
-A

λ
2

3λ

2

λ

vt

0

2λ

x


4. Củng cố
 Câu hỏi
1. Dùng hình vẽ để giải thích sóng cơ được tạo ra như thế nào?
B

F

A

C

E

G

I
t=0

- Sóng cơ được tạo thành do giữa các phần tử vật chất môi trường có lực liên kết đàn hồi.
C

D

G

H

- Khi lực liên kết B
đàn hồi xuất hiện Dbiến dạng lệch
sóng ngang,
F thì môi trường truyền
H
t = T/4khi lực liên kết đàn hồi xuất hiện
biến dạng dãn, nén thì môi trường truyền sóng dọc.
A

D

E

H

- Sóng ngang chỉ truyền trong môi trường rắn và lỏng.
A

C

E

B

E

G

I

I

F

t = T/2
I

- Sóng dọc truyền được trong cả ba môi trường vật chất rắn, lỏng và khí. 
A

t = 3T/4
B

D

B

F

C

A

C

λ

H
F

E

D

G
G

I

λ /2

H

t=T


4. Củng cố
 Câu hỏi
2. Sóng dọc và sóng ngang khác nhau ở chỗ nào?
 Sóng dọc và sóng ngang khác nhau ở phương dao động so với phương truyền sóng:

 Khi các phần tử của sóng dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng thì đó là sóng ngang.

Phương dao

Phương truyền sóng

động

 Khi phương dao động theo phương trùng với phương truyền sóng thì đó là sóng dọc.

Phương
dao động

Phương truyền sóng


4. Củng cố
 Câu hỏi
3. Hãy dùng phương trình sóng để suy ra sóng có tính chất tuần hoàn theo thời gian và tuần hoàn theo không
gian.

uM

x
t x
= A cos ω (t - ) = A cos 2π ( - )
v
T λ

 Tính tuần hoàn theo thời gian
Dao động của P cách tâm O một đoạn d có phương trình:

uP (t) = Acos (ωt –2π )

d
λ

P dao động điều hoà theo thời gian với chu kì T =

2π
ω


4. Củng cố
 Câu hỏi
3. Hãy dùng phương trình sóng để suy ra sóng có tính chất tuần hoàn theo thời gian và tuần hoàn theo không
gian.

uM

x
t x
= A cos ω (t - ) = A cos 2π ( - )
v
T λ

 Tính tuần hoàn theo không gian
Vị trí của tất cả các điểm trên dây tại thời điểm cụ thể t 0 định bởi phương trình:
u (x,t ) = u (x) = Acos (ωt –2π )

M 0
M
0
Vì u (x + λ) = Acos (ωt –2π
M
0

x+λ
λ

)

= Acos(ωt –2π
0

)

x
λ

x
λ

=Acos (ωt –2π – –2π)
0

x
λ

= u (x)

M

Suy ra hàm số: uM(x) có chu kì là λ, tức là các điểm nằm trên sợi dây cách nhau bằng số nguyên là bước
sóng thì dao động cùng pha.