Sóng cơ là phần kiến thức quan trọng trong chương trình Vật Lý lớp 12. Các bạn học sinh cần phải nắm rõ về lý thuyết sóng cơ là gì, đặc điểm của sóng cơ,… thì mới có thể giải các bài tập sóng cơ nhanh chóng. Theo dõi bài viết dưới đây để có thêm cho mình những kiến thức vững chắc về sóng cơ nhé.
Tìm hiểu về sóng cơ là gì?
Sóng cơ là sóng gì?
Theo phần lý thuyết sóng cơ trong sách giáo khoa Vật lý 12: Sóng cơ là dao động cơ lan truyền trong môi trường vật chất như: rắn, lỏng, khí,… và đặc biệt là sóng cơ không truyền được trong môi trường chân không.
Nguyên nhân hình thành sóng cơ
Nguyên nhân hình thành sóng cơ là do sức căng bề mặt và lực liên kết đàn hồi giữa các phần tử với nhau (trường hợp sóng cơ ở trên mặt nước).
Phân loại sóng cơ
Dựa theo sự lan truyền trong môi trường mà sóng cơ được chia thành 2 loại như sau:
- Sóng ngang: là sóng có phương dao động vuông góc với phương truyền sóng. Sóng ngang có khả năng truyền được trong môi trường chất rắn và trên bề mặt chất lỏng. Trong môi trường chân không, sóng ngang không truyền đi được.
- Sóng dọc: Là dạng sóng cơ học có phương dao động song song với phương truyền sóng. Sóng dọc truyền được qua nhiều môi trường: rắn, lỏng, khí nhưng không truyền được trong môi trường chân không.
Quá trình lan truyền sóng cơ
- Sự lan truyền của sóng cơ học đó là quá trình lan truyền các pha dao động hay truyền năng lượng.
- Với phương truyền sóng: Khi đó các hạt sẽ không chuyển động như sóng mà chỉ dao động quanh vị trí cân bằng
Xem thêm: Sóng dừng là gì? Tính chất, điều kiện, công thức sóng dừng
Các thông số đặc trưng trong sóng cơ
Sau khi đã tìm hiểu định nghĩa về sóng cơ học là gì, bạn cần phải nắm rõ về các thông số dưới đây:
Tần số sóng
Tần số sóng là tần số dao động của phần tử có giá trị bằng với tần số nguồn, ký hiệu: f (Hz)
Tần số sóng không phụ thuộc vào môi trường xung quanh mà chỉ phụ thuộc vào nguồn.
Biên độ
Tại mỗi điểm, biên độ sóng là biên độ dao động của mỗi phần tử. Trên thực tế, biên độ sóng sẽ càng giảm khi càng ở xa nguồn dao động.
Ký hiệu biên độ sóng là: A (m, cm ..)
Chú ý: Khi thực hiện giải các bài toán về sóng người ra sẽ coi biên độ sóng là một hằng số không đổi.
Bước sóng
Bước sóng là quãng đường sóng được truyền đi trong một chu kỳ, hay khoảng cách ngắn nhất giữa 2 điểm dao động cùng pha. Ta có phương trình bước sóng như sau:
λ = vT = v/f
Trong đó: λ là ký hiệu bước sóng với đơn vị là m
Năng lượng
Năng lượng sóng tại mỗi điểm Ei là năng lượng dao động của các phần tử sóng tại thời điểm đó. Cũng giống như biên độ sóng khi ở càng ra xa nguồn dao động, năng lượng sóng sẽ càng nhỏ dần đi.
Xem thêm: Dao động tắt dần là gì? Nguyên nhân, ứng dụng, công thức tính
Tốc độ lan truyền sóng
Tốc độ lan truyền sóng chính là tốc độ truyền của pha dao động; được ký hiệu là v, đơn vị là m/s, cm/s
Giao thoa sóng cơ là gì?
Giao thoa sóng cơ là sự gặp nhau trong không gian của hai sóng kết hợp với biên độ sóng tăng hoặc giảm. Biểu đồ giao thoa sóng là một đường thẳng với giá trị cực đại và cực tiểu xen kẽ đối xứng nhau qua trực giao.
Điều kiện xảy ra giao thoa sóng đó là tần số của hai nguồn như nhau, độ lệch pha của sóng do hai nguồn tạo ra không đổi, các hạt vật dao động điều hòa có cùng phương.
Thí nghiệm giao thoa sóng
Ta tiến hành thí nghiệm gắn 2 hòn bi nhỏ vào thanh đàn hồi và cho chúng chạm mặt nước. Khi thanh đàn hồi dao động thì 2 hòn bi A, B tạo trên mặt nước 2 hệ sóng lan truyền theo các đường tròn đồng tâm mở rộng và trộn dần vào nhau.
Khi 2 sóng này ổn định trên mặt nước sẽ có 2 nhóm đường cong. Trong đó, nhóm 1 có biên độ dao động cực đại; nằm xen kẽ với một nhóm khác tại điểm đó nên mặt nước sẽ không dao động. Khi đó hiện tượng này được gọi là hiện tượng giao thoa của sóng.
Phương trình giao thoa sóng cơ
Xét 2 điểm A và B trên mặt nước có 2 nguồn dao động có phương trình sau:
μA = μB = a.cos(wt + φ)
Trong miền giao thoa sóng tổng hợp tại điểm M :
Cực đại thỏa mãn: d2 – d1 = kλ (k là số nguyên)
Cực tiểu thỏa mãn: d2 – d1 = (k + 1/2)λ (k là số nguyên)
Chú ý: Tất cả các phương trình trên đều hai pha dựa trên nguồn của nó.
Phương trình truyền sóng cơ như thế nào?
Phương trình sóng cơ tại một điểm cụ thể
Ta xét một sóng hình sin đang lan truyền trong một môi trường nhất định dọc theo trục Ox như hình vẽ. Sóng này phát ra từ gốc tọa độ O với phương trình dao động là: uo = Aocos( ωt + φ).
Coi khoảng cách từ O đến M là x. Sóng từ O truyền đến M mất một khoảng thời gian là ∆t = x/v
Ta có phương trình dao động tại điểm M như sau:
Bỏ qua sự hao tổn năng lượng trong quá trình truyền sóng thì biên độ sóng tại O và M bằng nhau: Ao = AM = A thì:
Phương trình sóng cơ tổng quát
Tại một điểm O: uo = Acos( ωt + j)
Dọc theo phương truyền sóng, tại điểm M cách O một đoạn là x
- Nếu sóng cơ truyền theo chiều dương của trục Ox thì ta có:
- Nếu sóng cơ được truyền theo chiều âm của trục Ox thì:
- Tại một điểm M nào đó được xác định trong môi trường sóng: x = const; uM chính là hàm điều hòa theo t của chu kỳ T.
- Tại một thời điểm xác định t = const ; uM được gọi là hàm biến thiên điều hòa theo không gian x với chu kỳ λ.
Chú ý:
- Các điểm có cùng khoảng cách từ điểm đó đến nguồn sóng đều dao động cùng pha với nhau.
- Nếu tại thời điểm t < |xM| / v thì li độ dao động điểm M luôn = 0 (uM = 0) vì sóng lúc đó chưa được truyền đến M.
Trên đây là kiến thức về sóng cơ là gì và một số kiến thức liên quan đến sóng cơ đã được chúng tôi tổng hợp trong bài viết này. Mong rằng những chia sẻ trên đây sẽ thực sự mang lại cho bạn nhiều kiến thức cần thiết để sử dụng tốt nhất trong các kỳ thi quan trọng.Chúc bạn học tốt!
