Xác định các đại lượng đặc trưng của sóng

XÁC ĐỊNH CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG CỦA SÓNG

1 –Kiến thức cần nhớ :

-Chu kỳ (T), vận tốc (v), tần số (f), bước sóng (λ) liên hệ với nhau :

\(f=\frac{1}{T};\lambda =vT=\frac{v}{f} ;v=\frac{\Delta s}{\Delta t}\)   với ∆s là quãng đường sóng truyền trong thời gian ∆t.

  + Quan sát hình ảnh sóng có n ngọn sóng liên tiếp thì có n-1 bước sóng. Hoặc quan sát thấy từ ngọn sóng thứ n đến ngọn sóng thứ m (m > n) có chiều dài l thì bước sóng \(\lambda =\frac{1}{m-n}\) ;

  + Số lần nhô lên trên mặt nước là N trong khoảng thời gian t giây thì \(T=\frac{t}{N-1}\)

-Độ lệch pha: Độ lệch pha giữa 2 điểm nằm trên phương truyền sóng cách nhau khoảng d là  \(\Delta \varphi =\frac{2\pi d}{\lambda }\)

 - Nếu 2 dao động cùng pha thì    \(\Delta \varphi =2k\pi\)

 - Nếu 2 dao động ngược pha thì \(\Delta \varphi =(2k+1) \pi\)

2 –Phương pháp : 

B₁: Tóm tắt đề: Đề cho gì?, hỏi gì? Và đổi các đơn vị sang các đơn vị hợp pháp

B₂ : Xác lập mối quan hệ giữa các đại lượng cho và đại lượng tìm thông qua các công thức:

      -Áp dụng các công thức chứa các đại lượng đặc trưng:\(f=\frac{1}{T} ;\lambda =vT ; \Delta \varphi =\frac{2\pi d}{\lambda }\)

B₃: Suy ra biểu thức xác định đại lượng tìm theo các đại lượng cho và các dữ kiện.

B₄: Thực hiện tính toán để xác định giá trị đại lượng tìm và lựa chọn câu trả lời đúng.

3.Ví dụ minh họa

Ví dụ 1:  Một người ngồi ở bờ biển trông thấy có 10 ngọn sóng qua mặt trong 36 giây, khoảng cách giữa hai ngọn sóng là 10m.. Tính tần số sóng biển.và vận tốc truyền sóng biển.

   A. 0,25Hz; 2,5m/s                 B. 4Hz; 25m/s                C. 25Hz; 2,5m/s                   D. 4Hz; 25cm/s 

Hướng dẫn giải:  Xét tại một điểm có 10 ngọn sóng truyền qua ứng với 9 chu kì.  T= \(\frac{36}{9}\) = 4s. Xác định tần số dao động. \(f=\frac{1}{T}=\frac{1}{4}=0,25Hz\) .Vận tốc truyền sóng:\(\lambda =vT\Rightarrow v=\frac{\lambda }{T}=\frac{10}{4}=2,5(m/s)\) .

  Đáp án A

Ví dụ 2:   Một sóng cơ truyền trên một sợi dây đàn hồi rất dài. Phương trình sóng tại một điểm trên dây: u = 4cos(20π t - \(\frac{\pi x}{3}\) )(mm).Với x: đo bằng met, t: đo bằng giây. Tốc độ truyền sóng trên sợi dây có giá trị.

   A. 60mm/s                             B. 60 cm/s                     C. 60 m/s                           D. 30mm/s

Hướng dẫn giải:  Ta có= \(\frac{\pi x}{3}\) \(=\frac{2\pi x}{\lambda }\)  => λ = 6 m  => v = λ.f = 60 m/s (chú ý: x đo bằng met). 

4.Các bài tập rèn luyện có hướng dẫn giải:

Bài 1 : Một người quan sát một chiếc phao trên mặt biển thấy phao nhấp nhô lên xuống tại chỗ 16 lần trong 30 giây và khoảng cách giữa 5 đỉnh sóng liên tiếp nhau bằng 24m. Tốc độ truyền sóng trên mặt biển là

      A. v = 4,5m/s                 B. v = 12m/s.              C. v = 3m/s                  D. v = 2,25 m/s

Bài 2: Một sóng cơ truyền dọc theo trục Ox có phương trình là \(u=5cos(6\pi t-\pi x)\) (cm), với t đo bằng s, x đo bằng m. Tốc độ truyền sóng này là

     A. 3 m/s.                        B. 60 m/s.                    C. 6 m/s.                      D. 30 m/s.

Bài 3:  Sóng cơ truyền trong một môi trường dọc theo trục Ox với phương trình u = cos(20t - 4x) (cm) (x tính bằng mét, t tính bằng giây). Tốc độ  truyền sóng này trong môi trường trên bằng

    A. 5 m/s.                          B. 4 m/s.                    C. 40 cm/s.                   D. 50 cm/s.