Tóm tắt tài liệu
Như chúng ta đã biết, chương Sóng cơ – Sóng âm chiếm 10
Tóm tắt lý thuyết sóng cơ
Sóng cơ và sự truyền sóng cơ
+ Sóng cơ: là những dao động cơ học lan truyền theo thời gian trong một môi trường vật chất.
+ Phân loại sóng cơ: có 2 loại
- Sóng ngang: là sóng có phương dao động vuông góc với phương truyền sóng.
- Sóng dọc: là sóng có phương dao động trùng với phương truyền sóng.
Sự truyền pha dao động
Quá trình truyền sóng là quá trình truyền pha dao động, các phần tử vật chất thì dao động tại chỗ quanh vtcb của chúng mà không chuyển dời theo sóng.
Những đại lượng đặc trưng của chuyển động sóng
a. Chu kì (T), tần số sóng (f)
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.
b. Biên độ sóng (A)
Biên độ sóng tại mỗi điểm trong không gian chính là biên độ dao động của phần tử môi trường tại điểm đó.
c. Bước sóng
+ Định nghĩa 1: Bước sóng là khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng mà dao động tại hai điểm đó cùng pha.
+ Định nghĩa 2: Bước sóng là quãng đường mà sóng truyền đi được trong một chu kì dao động của sóng.
d. Tốc độ truyền sóng (v)
Tốc độ truyền sóng: là tốc độ truyền pha dao động, tốc độ sóng được đo bằng quãng đường mà sóng truyền được trong một đơn vị thời gian.
e. Năng lượng của sóng
+ Năng lượng sóng tại một điểm: là đại lượng tỉ lệ với bình phương biên độ sóng tại điểm đó.
Phương trình sóng
Hai điểm M và N cách nhau đoạn d, nằm trên cùng một phương truyền của một sóng cơ có bước sóng. Phương trình sóng tại M có dạng uM =Acos(ωt + φ).Coi biên độ sóng không đổi.
a. Phương trình dao động tại điểm N
Nếu M nằm trước N theo hướng truyền sóng. Dao động tại N sẽ chậm pha hơn dao động tại M. Phương trình sóng tại N có dạng nN(t) = uM(t – d/v)
b. Tìm khoảng cách giữa M và N để dao động tại M và N cùng pha, ngược pha, vuông pha với nhau.
Bài tập sóng cơ
Sự phản xạ sóng
+ Khi sóng truyền đi gặp vật cản thì sóng bị phản xạ lại. Sóng truyền đến gặp vật cản gọi là sóng tới, sóng bị phản xạ gọi là sóng phản xạ.
+ Sóng tới và sóng phản xạ có cùng tần số và bước sóng. Nếu vật cản
- – cố định: thì sóng tới và sóng phản xạ ngược pha nhau.
- – tự do: thì sóng tới và sóng phản xạ cùng pha nhau.
Sóng dừng
+ Khi trên sợi dây vừa có sóng tới, vừa có sóng phản xạ. Nếu thay đổi tần số dao động của dây đến một lúc nào đó ta không còn phân biệt được sóngtới và sóng phản xạ nữa. Lúc đó trên dây xuất hiện những điểm đứng yên xen kẽ với những điểm dao động với biên độ cực đại. Trên dây hình thành sóng dừng.
Giao thoa sóng
Hiện tượng giao thoa
Định nghĩa: là hiện tượng hai sóng kết hợp, khi gặp nhau tại những điểm xác định, luôn luôn hoặc tăng cường nhau, hoặc là yếu nhau.
Điều kiện để có giao thoa:
+ Hai nguồn kết hợp: là hai nguồn dao động có cùng tần số, cùng phương và có độ lệch pha không đổi theo thời gian.
+ Sóng kết hợp: là sóng do nguồn kết hợp phát ra.
+ Điều kiện có giao thoa: Hai sóng gặp nhau phải là hai sóng kết hợp.
2. Biên độ dao động của một điểm trong miền giao thoa
Thực hiện giao thoa sóng trên mặt chát lỏng, hai nguồn kết hợp A và B dao động theo phương thẳng đứng với các phương trình lần lượt: uA =A1cos(ωt + φ) ; uB =A2cos(ωt + φ). Tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng là v. Coi biên độ sóng không đổi, xác định biên độ dao động của điểm M nằm trên mặt chất lỏng cách nguồn A đoạn d1 và cách nguồn B d2.
Vị trí cực đại và cực tiểu giao thoa
Sóng âm
Nguồn gốc của âm và cảm giác âm
+ Mọi vật dao động điều phát ra âm. Vật phát ra âm gọi là nguồn âm.
+ Sóng âm: là những sóng cơ truyền trong các môi trường khí, lỏng, rắn.
+ Môi trường truyền âm: sóng âm là những sóng cơ truyền trong các môi trường rắn, lỏng, khí và không truyền được trong chân không.
+ Trong chất khí và chất lỏng, sóng âm là sóng dọc vì trong các chất này lực đàn hồi chỉ xuất hiện khi có biến dạng nén, dãn. Trong chất rắn, sóng âm gồm cả sóng ngang và sóng dọc, vì lực đàn hồi xuất hiện cả khi có biến dạng lệch và biến dạng nén, dãn.
+ Cảm giác âm: Sóng âm truyền trong không khí lọt vào tai, đến màng nhĩ, tác dụng lên màng nhĩ một áp suất biến thiên, làm cho màng nhĩ dao động. Dao động của màng nhĩ được truyền đến các dây thần kinh thính giác, làm cho ta có cảm giác về âm, cảm giác âm phụ thuộc vào nguồn âm và tai người nghe.
Nhạc âm và tạp âm
+ Nhạc âm: là những âm có đường biểu diễn dao động theo thời gian là đường cong tuần hoàn có tần số xác định.
+ Tạp âm: là những âm có đường biểu diễn dao động theo thời gian là đường cong không tuần hoàn, không có tần số xác định.
Những đặc trưng của âm
+ Các đặc trưng vật lí của âm: tần số, cường độ âm, mức cường độ âm, đồ thị dao động.
+ Các đặc trưng sinh lí của âm: độ cao, độ to, âm sắc.
Độ cao của âm
+ Độ cao của âm là đặc trưng sinh lí của âm phụ thuộc vào tần số của âm. Âm càng cao thì tần số càng lớn, âm cao (còn gọi là âm bỗng) có tần số lớn hơn âm thấp (còn gọi là âm trầm).
Âm sắc
+ Những âm có cùng tần số nhưng được phát ra từ các nguồn khác nhau thì dạng đồ thị dao động của âm khác nhau nên gây ra cảm giác âm khác nhau. Đặc tính đó của âm gọi là âm sắc.
+ Âm sắc là đặc tính sinh lí của âm phụ thuộc vào tần số và sự biến đổi li độ (hay đồ thị dao động).
Độ to của âm, cường độ âm, mức cường độ âm
+ Cường độ âm : là năng lượng được sóng âm truyền qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền sóng trong một đơn vị thời gian.
+ Độ to của âm: là đặc trưng sinh lí của âm phụ thuộc vào tần số và cường độ âm. Cường độ âm càng lớn thì cảm giác âm càng to. Tuy nhiên độ to của âm không tỉ lệ thuận với cường độ âm.
+ Mức cường độ âm dùng để so sánh độ to của âm với độ to của âm chuẩn.
Giới hạn nghe của tai người
+ Ngưỡng nghe: để âm thanh gây được cảm giác âm thì cường độ âm phải lớn hơn giá trị cực tiểu nào đó gọi là ngưỡng nghe. Ngưỡng nghe thay đổi theo tần số của âm.
Nguồn nhạc âm
a.Dây đàn hai đầu cố định
b.Ống sáo.
5. Hộp cộng hưởng
Sóng âm do các nguồn trực tiếp phát ra có cường độ rất nhỏ, muốn có âm to hơn phải dùng các nguồn âm đó kích thích cho một khối không khí trong vật rỗng dao động cộng hưởng để nó phát ra âm có cường độ lớn hơn. Vật rỗng này gọi là hộp cộng hưởng.
Bài tập sóng cơ có lời giải
Câu 1: Chọn phát biểu sai về sóng cơ.
A. Sóng dọc truyền được trong cả ba môi trường: rắn, lỏng và khí.
B. Sóng ngang chỉ truyền được trong chất rắn và trên bề mặt chất lỏng.
C. Khi sóng lan truyền trên mặt nước thì khoảng cách giữa hai đỉnh sóng bằng bước sóng.
D. Khi lan truyền dao động chỉ có pha dao động truyền đi còn phần tử vật chất trong môi trường chỉ dao động tại chỗ.
Câu 2: Trong một môi trường chỉ có một sóng lan truyền thì hai điểm
A. cách nhau một đoạn bằng bước sóng thì dao động cùng pha.
B. dao động cùng pha phải ở trên cùng một phương truyền sóng.
C. dao động đồng pha có thể không ở trên cùng một phương truyền sóng.
D. cách nhau một đoạn bằng nửa bước sóng thì dao động ngược pha.
Câu 3: Hình bên là dạng sóng trên mặt nước tại một thời điểm. Tìm kết luận sai.
A. Các điểm A và C dao động cùng pha.
B. Các điểm B và D dao động ngược pha.
C. Các điểm B và C dao động vuông pha.
D. Các điểm B và F dao động cùng pha.
Câu 4: Sóng phản xạ
A. luôn luôn ngược pha với sóng tới ở điểm phản xạ.
B. luôn luôn cùng pha với sóng tới ở điểm phản xạ.
C. ngược pha với sóng tới ở điểm phản xạ khi phản xạ trên một vật cản cố định.
D. ngược pha với sóng tới ở điểm phản xạ khi phản xạ trên một vật cản tự do.
Câu 5: Tìm kết luận sai.
A. Dao động tại hai bụng sóng dừng liên tiếp là cùng pha.
B. Khoảng cách giữa hai nút sóng dừng liên tiếp là y/2.
C. Nút và bụng sóng dừng liên tiếp cách nhau y/4.
D. Hiện tượng sóng dừng cho ta một phương án đơn giản xác định vận tốc truyền sóng trong một môi trường bằng cách biết tần số f và đo bước sóng λ nhờ vị trí các bụng, các nút sóng dừng.
Câu 6: Tìm kết luận sai.
A. Giao thoa là sự tổng hợp của hai hay nhiều sóng kết hợp trong không gian, trong đó có những chỗ cố định mà biên độ sóng được tăng cường hay giảm bớt.
B. Trong giao thoa sóng trên mặt nước, các đường dao động mạnh và các đường dao động yếu có các dạng hyperbol.
C. Đường trung trực của đoạn thẳng nối hai nguồn kết hợp luôn là một đường dao động mạnh.
D. Hai âm thoa giống hệt nhau dùng làm hai nguồn kết hợp để tạo nên giao thoa sóng âm trong không khí.
Câu 7: Khi nói về sóng âm, phát biểu nào sau đây là sai?
A. Vận tốc truyền âm thay đổi theo nhiệt độ.
B. Sóng âm không truyền được trong chân không.
C. Sóng âm là sóng cơ học truyền được trong các môi trường vật chất như rắn, lỏng hoặc khí.
D. Sóng âm có tần số nằm trong khoảng 160 Hz đến 16.000 Hz.
Câu 8: Âm sắc là một tính chất sinh lí của âm cho ta kết luận hai âm
A. có cùng biên độ phát ra bởi cùng một nhạc cụ.
B. có cùng biên độ phát ra bởi hai nhạc cụ khác nhau.
C. có cùng tần số phát ra trước, sau bởi cùng một nhạc cụ.
D. có cùng tần số phát ra bởi hai nhạc cụ khác nhau thì nghe khác nhau.
Câu 9: Chỉ ra câu sai.
Âm LA của một cái đàn ghita và của một cái kèn có thể có cùng
A. tần số. B. cường độ. C. mức cường độ âm. D. đồ thị dao động.
Câu 10: Tìm phát biểu sai.
A. Ngưỡng nghe thay đổi tùy theo tần số âm.
B. Với tần số 50 Hz ngưỡng nghe lớn hơn 100.000 lần so với tấn số âm từ 1.000 Hz đến 1.500 Hz.
C. Miền nghe được là miền cường độ âm nằm giữa ngưỡng nghe và ngưỡng đau.
D. Khi nghe nhạc, ta hạ âm lượng của máy tăng âm (ampli) ta nghe được nhiều âm trầm hơn các âm cao.
Câu 11: Một người quan sát một chiếc phao trên mặt biển thấy nó nhô cao lên 5 lần trong 8 giây và thấy khoảng cách 2 ngọn sóng kề nhau là 0,2 m. Vận tốc truyền sóng biển là
A. 10 cm/s. B. 20 cm/s. C. 40 cm/s. D. 60 cm/s.
Câu 12: Xét sự truyền sóng trên một sợi dây đàn hồi rất dài. Tần số dao động của dây 20 Hz, vận tốc truyền sóng trên dây 5 m/s. Hai điểm trên dây cách nhau 31,25 cm dao động
A. cùng pha. B. ngược pha. C. vuông pha. D. lệch pha y/3.
Vậy là chúng ta đã cùng nhau tìm hiểu tất tần tật về Sóng âm – Sóng cơ rồi. Chỉ với 9 trang thôi, tài liệu bài tập Sóng cơ đã khai sáng những kiến thức còn thiếu về Sóng điện từ cho các bạn với lý thuyết được tóm tắt đầy đủ và các câu hỏi trắc nghiệm minh họa sát với đề thi THPTQG. Đến đây, xin cảm ơn các bạn đã đọc bài viết. Mong các bạn sẽ học tốt phần này.
