phamquoc_huy90
New Member
Download miễn phí Bài giảng Sóng dừng – sóng âm
II. SÓNG ÂM
1. Khái niệm và đặc điểm
a) Khái niệm
Sóng âm là sựlan truyền các dao động âm trong các môi trường rắn, lỏng, khí.
b) Đặc điểm
- Tai con người chỉcó thểcảm nhận được (nghe được) các âm có tần sốtừ16 Hz đến 20000 Hz.
- Các sóng âm có tần sốnhỏhơn 16 Hz được gọi là hạâm
- Các sóng âm có tần sốlớn hơn 20000 Hz được gọi là siêu âm
- Tốc độtruyền âm giảm trong các môi trường theo thứtự: rắn, lỏng, khí. Tốc độtruyền âm phụthuộcvào tính chất môi trường, nhiệt độcủa môi trườngvà khối lượng riêng của môi trường. Khi nhiệt độtăng thì tốc độtruyền âm cũng tăng.
2. Các đặc trưng sinh lý của âm
Âm có 3 đặc trưng sinh lý là độcao, độto và âm sắc. Các đặc trưng của âm nói chung phụthuộc vào cảm thụâm của tai con ngườ
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
ĐẶNG VIỆT HÙNG Bài giảng Sóng cơ họcWebsite: www.moon.vn Mobile: 0985074831
I. SÓNG DỪNG
1. Phương pháp giải bài tập
♦ Nắm được các khái niệm: Sóng phản xạ, đặc điểm sóng phản xạ, sóng dừng, nút sóng và bụng sóng.
♦ Thiết lập phương trình sóng dừng
Giả sử có một nguồn âm đặt tại A để tạo thành
sóng dừng.
Xét dao động của một phần tử M đặt cách đầu B
cố định một khoảng d.
• Giả sử vào thời điểm t, sóng đến B có phương
trình uB = Acos(ωt), khi đó phương trình sóng tới
tại M là M
2 d
u Acos t pi = ω + λ
• Phương trình sóng phản xạ tại B có phương
trình B Bu ' u Acos( t) Acos( t ).= − = − ω = ω + pi
Khi đó phương trình sóng phản xạ tại M là
M
2 d
u ' Acos t pi = ω + pi − λ
Tại M nhận được sóng tới và sóng phản xạ, các sóng này thỏa mãn điều kiện giao thoa nên phương trình dao động
tổng hợp tại M là M M
2 d 2 d 2 d
u u u ' Acos t Acos t 2A cos cos t
2 2
pi pi pi pi pi
= + = ω + + ω + pi − = − ω + λ λ λ
Từ phương trình ta có biên độ dao động tổng hợp tại M là M
2 d 2 dA 2A cos 2Asin
2
pi pi pi
= − = λ λ
+ Biên độ dao động đạt cực đại (hay tại M là bụng sóng) khi ( )2k 12 d 2 dsin 1 k d
2 4
+ λpi pi pi
= ± ⇔ = + pi ⇔ = λ λ
Khi đó, khoảng cách giữa hai bụng sóng liên tiếp là [ ] ( )k 1 k 2(k 1) 1 2k 1d d 4 4 2+
+ + λ + λ λ∆ = − = − =
Vậy khoảng cách gần nhất giữa hai bụng sóng là λ/2.
+ Biên độ dao động đạt cực tiểu (hay tại M là nút sóng) khi 2 d 2 d ksin 0 k d
2
pi pi λ
= ⇔ = pi ⇔ = λ λ
Khi đó, khoảng cách giữa hai bụng sóng liên tiếp là ( )k 1 k k 1 kd d 2 2 2+
+ λ λ λ∆ = − = − =
Vậy khoảng cách gần nhất giữa hai nút sóng là λ/2.
Nhận xét :
- Do các bụng và nút sóng cách đều nhau nên khoảng
cách gần nhất giữa một bụng sóng và một nút sóng là λ/4.
- Nếu M là nút sóng thì vị trí của các nút sóng được tính
thông qua biểu thức M
k
x ,
2
λ
= với k là số bụng sóng có
trên đoạn MB.
- Nếu M là bụng sóng thì vị trí của các bụng sóng được
tính thông qua biểu thức M
k
x ,
2 4
λ λ
= + với k là số bụng
sóng có trên đoạn MB, không tính nửa bụng tại M.
♦ Điều kiện có sóng dừng
- Khi hai đầu đều là nút sóng thì chiều dài dây phải thỏa mãn k
2
λ
=l hay kvf
2
=
l
, với k là số bụng sóng có trên dây.
λ
2
A P
N N N N N
B B B B
λ
4
Bài giảng:
SÓNG DỪNG – SÓNG ÂM
ĐẶNG VIỆT HÙNG Bài giảng Sóng cơ học
Website: www.moon.vn Mobile: 0985074831
- Khi một đầu là nút sóng, một đầu là bụng sóng thì chiều dài dây phải thỏa mãn k
2 4
λ λ
= +l hay (2k 1)vf
4
+
=
l
, với k
là số bụng sóng có trên dây.
Chú ý:
- Khi hai đầu là nút sóng thì số nút sóng = số bụng sóng + 1.
- Khi một đầu là nút sóng, một đầu là bụng sóng thì số nút sóng = số bụng sóng.
- Nếu một đầu dây được gắn với âm thoa để tạo sóng dừng thì đầu dây đó luôn là nút sóng, việc xác định tính chất của
hai đầu dây chủ yếu là xác định được đầu còn lại là nút hay bụng. Nếu đề bài cho đầu còn lại cố định thì nó là bụng,
còn nếu đầu còn lại lơ lửng thì đó là bụng sóng.
- Từ các điều kiện về chiều dài và tần số ta có chiều dài nhỏ nhất hay tần số nhỏ nhất để có sóng dừng là
min min
min min
vf
2 2
vf
4 4
λ
= ←→ =
λ
= ←→ =
l
l
l
l
, tương ứng với các trường hợp hai đầu cùng là nút và một đầu nút, một đầu bụng.
2. Các ví dụ điển hình
Ví dụ 1: Một sợi dây AB dài ℓ = 120 cm, đầu A được mắc vào một nhánh âm thoa dao động với tần số f = 40
Hz, đầu B cố định. Cho âm thoa dao động thì trên đây có sóng dừng với 4 bó sóng. Tính tốc độ truyền sóng
trên dây.
Hướng dẫn giải:
Đầu A là một nút, B cũng là nút nên ta có điều kiện k
2
λ
=l , với k = 4.
Thay số ta được 2 2.120 60 cm v .f 60.40 2400 cm/s 24 m/s.
k 4
λ = = = ⇒ = λ = = =l
Vậy tốc độ truyền sóng trên dây là v = 24 m/s.
Ví dụ 2: Một sợi dây AB dài 57 cm treo lơ lửng, đầu A gắn vào một nhánh âm thoa thẳng đứng có
tần số 50 Hz. Khi có sóng dừng, người ta thấy khoảng cách từ B đến nút thứ 4 là 21 cm.
a) Tính bước sóng λ và tốc độ truyền sóng v.
b) Tính số nút và số bụng trên dây.
Hướng dẫn giải:
a) Dây AB treo lơ lửng nên đầu B là một bụng sóng. Gọi M là điểm
nút thứ tư tính từ B. Khi đó, từ B đến M có tất cả 3 bụng sóng (không
tính nửa bụng sóng tại B). Từ đó ta được:
λ λ21 3 7λ 84 λ 12 cm.
2 4
= + ⇔ = → =
Tốc độ truyền sóng là v = λ.f = 12.50 = 600 cm/s = 6 m/s.
b) Áp dụng công thức tính chiều dài dây khi một đầu nút, một đầu
bụng ta được: k 57 6k 3 k 9.
2 4
λ λ
= + ⇔ = + ⇒ =l
Vậy trên dây AB có 9 bụng (không tinhs nửa bụng tại B) và 10 nút
sóng.
Ví dụ 3: Sóng dừng trên dây AB với chiều dài 0,16 m, đầu B cố định, đầu A dao động với tần số 50 Hz. Biết tốc
độ truyền sóng trên dây là 4 m/s.
a) Tính số bụng sóng và số nút sóng.
b) Biểu thức xác định vị trí các nút sóng và bụng sóng.
Hướng dẫn giải:
a) Bước sóng v 4 0,08 m 8 cm.
f 50
λ = = = =
Hai đầu A, B cố định nên có điều kiện chiều dài dây k 2 2.16k 4
2 8
λ
= ⇒ = = =
λ
l
l
Vậy trên dây có 4 bụng sóng và 5 nút sóng.
b) Chọn B làm gốc tọa độ, do khoảng cách giữa hai nút sóng liên tiếp là λ/2 nên vị trí các nút sóng xác định từ biểu
thức xn = 4k, với k = 0, 1, 2, 3, 4.
ĐẶNG VIỆT HÙNG Bài giảng Sóng cơ học
Website: www.moon.vn Mobile: 0985074831
Giữa hai nút và bụng liền nhau hơn nhau λ/4 nên vị trí các bụng sóng xác định từ biểu thức
bx 4k 4k 2, k 0,1, 2, 3.4
λ
= + = + =
II. SÓNG ÂM
1. Khái niệm và đặc điểm
a) Khái niệm
Sóng âm là sự lan truyền các dao động âm trong các môi trường rắn, lỏng, khí.
b) Đặc điểm
- Tai con người chỉ có thể cảm nhận được (nghe được) các âm có tần số từ 16 Hz đến 20000 Hz.
- Các sóng âm có tần số nhỏ hơn 16 Hz được gọi là hạ âm
- Các sóng âm có tần số lớn hơn 20000 Hz được gọi là siêu âm
- Tốc độ truyền âm giảm trong các môi trường theo thứ tự : rắn, lỏng, khí. Tốc độ truyền âm phụ thuộc vào tính chất
môi trường, nhiệt độ của môi trường và khối lượng riêng của môi trường. Khi nhiệt độ tăng thì tốc độ truyền âm cũng
tăng.
2. Các đặc trưng sinh lý của âm
Âm có 3 đặc trưng sinh lý là độ cao, độ to và âm sắc. Các đặc trưng của âm nói chung phụ thuộc vào cảm thụ âm của
tai con người
a) Độ cao
- Đặc trưng cho tính trầm hay bổng của âm, phụ thuộc vào tần số âm.
- Âm có tần số lớn gọi là âm bổng và âm có tần số nhỏ gọi là âm trầm.
b) Độ to
Là đại lượng đặc trưng cho tính to hay nhỏ của âm, phụ thuộc vào tần số âm và mức cường độ âm.
♦ Cường độ âm : Là năng lượng mà sóng âm truyền trong một đơn vị thời gian qua một đơn vị diện tích đặt vuông
góc với phương truyền âm.
Công thức tính PI
S
= , trong đó P là công suât của nguồn âm, S là diện tích miền truyền âm.
Khi âm truyền trong không gian thì 2 2
PS 4 R I .
4 R
= pi ⇒ =
pi
Đơn vị : P (W), S (m2), I (W/m2).
♦ Mức cường độ âm : Là đại lượng được tính bởi công thức:
0
I...