Sóng cơ là gì ? Sóng dọc, sóng ngang, phương trình sóng hay, chi tiết

1. Định nghĩa: Sóng cơ học là sự lan truyền dao động cơ học (năng lượng, trạng thái dao động) trong môi trường vật chất đàn hồi theo thời gian.

Nhận xét:

Quảng cáo

* Sóng cơ học là sự Viral xê dịch, Viral nguồn năng lượng, Viral pha xê dịch ( trạng thái giao động ) chứ không phải quy trình lan truyển vật chất ( những thành phần sóng ) .
Ví dụ : Trên mặt nước cánh bèo hay chiếc phao chỉ xê dịch tại chỗ khi sóng truyền qua .
* Sóng cơ chỉ Viral được trong thiên nhiên và môi trường vật chất đàn hồi, không Viral được trong chân không. Đây là độc lạ cơ bản giữa sóng cơ và sóng điện từ ( sóng điện từ Viral rất tốt trong chân không ) .
Ví dụ : Ngoài khoảng trống ngoài hành tinh những phi hành gia phải liên lạc với nhau bằng bộ đàm hoặc kí hiệu .
* Tốc độ và mức độ Viral của sóng cơ phụ thuộc vào rất nhiều vào tính đàn hồi của môi trường tự nhiên, môi trường tự nhiên có tính đàn hồi càng cao tốc độ sóng cơ càng lớn và năng lực Viral càng xa, thế cho nên vận tốc và mức độ Viral sóng cơ giảm theo thứ tự thiên nhiên và môi trường : Rắn > lỏng > khí. Các vật tư như bông, xốp, nhung … có tính đàn hồi nhỏ nên năng lực Viral sóng cơ rất kém thế cho nên những vật tư này thường được dùng để cách âm, cách rung ( chống rung ) …
Ví dụ : Áp tai xuống đường ray ta hoàn toàn có thể nghe thấy tiếng tàu hỏa từ xa mà ngay lúc đó ta không hề nghe thấy trong không khí .
* Sóng cơ 2 là quy trình Viral theo thời hạn chứ không phải hiện tượng kỳ lạ tức thời, trong thiên nhiên và môi trường vật chất đồng tính và đẳng hướng những thành phần gần nguồn sóng sẽ nhận được sóng sớm hơn những thành phần ở xa nguồn .

2. Phân loại sóng: Dựa vào phương dao động của các phần tử và phương lan truyền của sóng người ta phân sóng thành hai loại là sóng dọc và sóng ngang.

a) Sóng dọc: Là sóng có phương dao động của các phần tử trùng với phương truyền sóng. Sóng dọc có khả năng lan truyền trong cả 3 trạng thái của môi trường vật chất là Rắn, lỏng, khí.

Nguyên nhân : Trong thiên nhiên và môi trường lực đàn hồi Open khi có biến dạng nén, giãn .
Ví dụ : Sóng âm khi truyền trong không khí hay trong chất lỏng là sóng dọc .

b) Sóng ngang: Là sóng có phương dao động của các phần tử vuông góc với phương truyền sóng. Sóng ngang chỉ có thể lan truyền trong chất rắn và bề mặt chất lỏng, sóng ngang không lan truyền được trong chất lỏng và chất khí.

Quảng cáo

Nguyên nhân : Trong môi trường tự nhiên lực đàn hồi Open khi có biến dạng lệch .

Ví dụ: Sóng truyền trên mặt nước là sóng ngang.

Lưu ý:

– Sóng có tốc độ lớn nhất trong chất rắn và nhỏ nhất trong chất khí .
– Các đặc thù đặc trưng của sóng : phản xạ, khúc xạ, nhiễu xạ, giao thoa .

II. Các đại lượng đặc trưng của sóng:

1. Vận tốc truyền sóng (v): Vận tốc truyền sóng là: v = ΔS/Δt (ΔS là quãng đường sóng truyền trong thời gian Δt).

( Chú ý : Vận tốc sóng là tốc độ Viral của sóng trong khoảng trống chứ không phải là tốc độ xê dịch của những thành phần ) .

2. Chu kì sóng: T = 2π/ω = 1/f (N là số lần nhô lên của 1 điểm hay số đỉnh sóng đi qua một vị trí hoặc số lần sóng dập vào bờ trong thời gian t(s)).

3. Tần số sóng f: Tất cả các phân tử vật chất trong tất cả các môi trường mà sóng truyền qua đều dao độngcùng một tần số v chu kì, bằng tần số và chu kì của nguồn sóng, gọi là tần số (chu kì) sóng: f = 1/T = ω/2π (Hz)

4. Bước sóng: Bước sóng là quãng đường sóng truyền trong một chu kì. Hoặc là khoảng cách ngắn nhất giữa hai điểm dao động cùng pha trên phương truyền sóng: λ = v.T = v/f (m)

Chú ý : Bất kì sóng nào ( với nguồn sóng đứng yên so với máy thu ) khi truyền từ môi trường tự nhiên này sang môi trường tự nhiên khác thì bước sóng, nguồn năng lượng, tốc độ, biên độ, phương truyền hoàn toàn có thể biến hóa nhưng tần số và chu kì thì không đổi và luôn bằng tần số f, chu kì T giao động của nguồn sóng : f = v1 / λ1 = v2 / λ2 => v1 / v2 = λ1 / λ2 bước sóng trong 1 thiên nhiên và môi trường tỉ lệ với tốc độ sóng trong thiên nhiên và môi trường đó .

5. Biên độ sóng: Biên độ sóng tại mỗi điểm là biên độ dao động của phần tử sóng tại điểm đó nói chung trong thực tế biên độ sóng giảm dần khi sóng truyền xa nguồn.

6. Năng lượng sóng Ei: Năng lượng sóng tại mỗi điểm Ei là năng lượng dao động của phần tử sóng tại điểm đó nói chung trong thực tế năng lượng sóng luôn giảm dần khi sóng truyền xa nguồn: Ei = D. ω2.Ai2/2 trong đó D là khối lượng riêng của môi trường sóng, Ai là biên độ sóng tại đó.

Nhận xét: Trong môi trường truyền sóng lý tưởng, ta có bảng nhận xét sau:

III. Phương trình sóng

1. Phương trình sóng tại một điểm.

* Xét một sóng hình sin đang Viral trong một môi trường tự nhiên theo trục Ox, sóng này phát ra từ gốc tọa độ O với phương trình xê dịch là : uo = Aocos ( ωt + φ ) .

Điểm M cách O một khoảng chừng x. Sóng từ O truyền đến M mất khoảng chừng thời hạn ∆ t = x / v .
Phương trình giao động của M là :

Nếu bỏ lỡ mất mát nguồn năng lượng trong quy trình truyền sóng thì biên độ sóng tại O và M bằng nhau : Ao = AM = A thì :

Quảng cáo

Chú ý : Phương trình sóng truyền theo chiều âm trục Ox đến điểm N có tọa độ x là :

2.Tổng quát.

Tại điểm O : uo = Acos ( ωt + j ) ( ở đây O là gốc tọa độ nhưng không phải là nguồn sóng )

* Tại điểm M cách O một đoạn x trên phương truyền sóng .
+ Nếu sóng truyền theo chiều dương của trục Ox thì :

+ Sóng truyền theo chiều âm của trục Ox thì :

+ Tại một điểm M xác lập trong môi trường tự nhiên sóng : x = const ; uM là hàm điều hòa theo t với chu kỳ luân hồi T .
+ Tại một thời gian xác lập t = const ; uM là hàm biến thiên điều hòa theo khoảng trống x với chu kỳ luân hồi λ .

Chú ý:

+ Tập hợp những điểm cùng khoảng cách đến nguồn sóng đều xê dịch cùng pha !
+ Nếu tại thời gian t 3. Độ lệch pha 2 điểm M1, M2 do cùng 1 nguồn truyền đến:

Phương trình xê dịch tại nguồn là : u = a.cos ( ωt + Φ ) .
– Phương trình xê dịch của nguồn truyền đến M1 : u1M = a.cos ( ωt + Φ – 2 πd1 / λ ) với t ≥ d1 / v
– Phương trình xê dịch của nguồn truyền đến M2 : u2M = a.cos ( ωt + Φ – 2 πd2 / λ ) với t ≥ d2 / v
– Độ lệch pha giữa M1 và M2 là : ΔΦ = 2 π / λ. ( d2 – d1 )
– Để hai giao động cùng pha thì ΔΦ = 2 kπ => ( d2 – d1 ) = 2 kπ => ( d2 – d1 ) = k. λ
– Để hai xê dịch ngược thì ΔΦ = ( 2 k + 1 ) π
=>. ( d2 – d1 ) = ( 2 k + 1 ) π => ( d2 – d1 ) = ( k + 0,5 ) λ
Vậy khoảng cách giữa hai điểm trên phương truyền sóng lệch sóng nhau góc ΔΦ ( rad ) là : L = ΔΦ / 2 π. λ

=> Trong hiện tượng kỳ lạ truyền sóng, khoảng cách ngắn nhất trên phương truyền sóng giữa hai điểm xê dịch cùng phaa là 1 λ, giao động ngược pha là λ / 2, xê dịch vuông pha là λ / 4 và xê dịch lệch sóng nhau π / 4 là λ / 8 .
Lưu ý :+ Đơn vị của x, x1, x2, d, l và v phải tương ứng với nhau .
+ Trong hiện tượng kỳ lạ truyền sóng trên sợi dây thép, dây được kích thích xê dịch bởi nam châm hút điện với tần số dòng điện là f thì tần số giao động của dây là 2 f → fsóng = 2 f .

Xem thêm các phần tóm tắt lý thuyết Vật Lí lớp 12 ngắn gọn, chi tiết khác:

Giới thiệu kênh Youtube VietJack

Ngân hàng trắc nghiệm miễn phí ôn thi THPT Quốc Gia tại khoahoc.vietjack.com

song-co-va-song-am.jsp

Source: https://globalizethis.org/
Category: Hỏi Đáp