A. Lý thuyết I. Sóng cơ 1. Định nghĩa Sóng cơ là dao động cơ trong một môi trường vật chất theo thời gian. 2. Phân loại Sóng cơ được phân ra làm hai loại: Sóng ngang và sóng dọc Sóng ngang: Là sóng trong đó các phần tử của môi trường dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng. Sóng ngang là sóng truyền trên mặt nước và truyền trong chất rắn. Sóng dọc: Là sóng trong đó các phần tử của môi trường dao động theo phương trùng với phương truyền sóng. Sóng dọc truyền được trong cả chất rắn, lỏng, khí. Chú ý: Sóng cơ không truyền được trong chân không. II. Các đặc trưng của một sóng hình sin Sóng hình sin được đặc trưng bởi các đại lượng sau đây: Biên độ sóng: Biên độ A của sóng là biên độ của một phần tử của môi trường có sóng truyền qua. Chu kì (tần số) của sóng (T): là chu kì dao động của một phần tử của môi trường có sóng truyền qua. Tần số $f = \frac{1}{T}$. Tốc độ truyền sóng (v): Là tốc độ lan truyền dao động trong môi trường. Đối với mỗi môi trường tốc độ truyền sóng là một đại lượng không đổi. Bước sóng ($\lambda $): là quãng đường mà sóng truyền đi trong một chu kì. $\lambda = v.T = \frac{v}{f}$. Hai phần tử cách nhau một số nguyên lần bước sóng thì dao động cùng pha. Năng lượng sóng: là năng lượng dao động của các phần tử của môi trường có sóng truyền qua. III. Phương trình sóng Xét một nguồn sóng O phát sóng hình sin trong môi trường dọc theo trục x. Chọn gốc tọa độ tại O, gốc thời gian sao cho phương trình dao động tại O là: $u_{O} = A\cos wt $. Khi đó phương trình dao động tại điểm M có tọa độ x là: $u_{M} = A\cos w(t - \frac{x}{v})= A\cos 2\pi (\frac{t}{T} - \frac{x}{\lambda }) = A\cos (wt - \frac{2\pi .x}{\lambda }) $. B. BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI Câu 1: SGK Vật lí 12, trang 40 Sóng cơ là gì? Hướng dẫn giải: Định nghĩa: Sóng cơ là dao động cơ được lan truyền trong một môi trường vật chất (rắn, lỏng, khí). Sóng cơ không truyền được trong môi trường chân không Hiều thêm: Sóng cơ gồm 2 loại: Sóng ngang và sóng dọc Câu 2: SGK Vật lí 12, trang 40: Thế nào là sóng ngang? Thế nào là sóng dọc? Hướng dẫn giải: Sóng ngang: Là sóng trong đó các phần tử của môi trường dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng. Sóng ngang là sóng truyền trên mặt nước và truyền trong chất rắn. Sóng dọc: Là sóng trong đó các phần tử của môi trường dao động theo phương trùng với phương truyền sóng. Sóng dọc truyền được trong cả chất rắn, lỏng, khí. Câu 3: SGK Vật lí 12, trang 40: Bước sóng là gì? Hướng dẫn giải: Bước sóng là quãng đường mà sóng truyền được trong một chu kì. Kí hiệu: $\lambda $ (m). Câu 4: SGK Vật lí, trang 40: Viết phương trình sóng. Hướng dẫn giải: Phương trình dao động tại điểm M có tọa độ x là: $u_{M} = A\cos w(t - \frac{x}{v})= A\cos 2\pi (\frac{t}{T} - \frac{x}{\lambda }) = A\cos (wt - \frac{2\pi .x}{\lambda }) $. Trong đó: A: biên độ sóng (m0 w: tần số góc (rad/s) T: Chu kì sóng (s) $\lambda $: bước sóng (m). Câu 5: SGK Vật lí 12, trang 40: Tại sao có thể nói sóng vừa có tính tuần hoàn theo thời gian, vừa có tính tuần hoàn theo không gian? Hướng dẫn giải: Sóng có tính tuần hoàn theo thời gian vì: hàm sóng là một hàm sin, với chu kì sóng không đổi, sau mỗi chu kì dao động của một phần tử lại trở về trạng thái ban đầu cả về pha và li độ. Sóng có tính tuần hoàn theo không gian vì: hai điểm cách nhau một số nguyên lần bước sóng có trạng thái dao động giống hệt nhau, ta nói trạng thái dao động của sóng được truyền đi trong không gian. Câu 6: SGK Vật lí 12, trang 40: Sóng cơ là gì? A. Là dao động lan truyền trong một môi trường. B. Là dao động của mọi điểm trong một môi trường. C. Là một dạng chuyển động đặc biệt của môi trường. D. Là sự truyền chuyển động của các phần tử trong một môi trường. Hướng dẫn giải: Chọn đáp án A. Câu 7: SGK Vật lí 12, trang 40: Chọn câu đúng. A. Sóng dọc là sóng truyền dọc theo một sợi dây. B. Sóng dọc là sóng truyền theo phương thẳng đứng, còn sóng ngang là sóng truyền theo phương nằm ngang. C. Sóng dọc là sóng trong đó phương dao động (của các phần tử môi trường) trùng với phương truyền. D. Sóng dọc là sóng truyền theo trục tung còn sóng ngang là sóng truyền theo trục hoành. Hướng dẫn giải: Chọn đáp án C. Câu 8: SGK Vật lí, trang40 Trong thí nghiệm ở Hình 7.1, cần rung dao động với tần số 50 Hz. Ở một thời điểm t, người ta đo được đường kính 5 gợn sóng hình tròn liên tiếp lần lượt bằng: 12,4; 14,3; 16,35; 18,3 và 20,45 cm. Tính tốc độ truyền sóng. Hướng dẫn giải: Tóm tắt: Tần số: f = 50 Hz, Đường kính 5 gợn sóng hình tròn liên tiếp lần lượt bằng: 12,4; 14,3; 16,35; 18,3 và 20,45 cm. Tính tốc độ truyền sóng v ? Bài giải: Ta chú ý rằng: Bước sóng chính là khoảng cách giữa 2 điểm cực đại (vân lồi) hoặc cực tiểu (vân lõm) liên tiếp. Khoảng cách giữa các vân lồi liên tiếp lần lượt là: $d_{1} = \frac{14,3 - 12,4}{2} = 0,95 (cm)$ (do là đường kính) $d_{2} = \frac{16,35 - 14,3}{2} = 1,025 (cm)$ $d_{3} = \frac{18,3 - 16,35}{2} = 0,975 (cm)$ $d_{4} = \frac{20,45 - 18,3}{2} = 1,075 (cm)$ Thực tế, phép đo khoảng cách giữa các gợn lồi rất khó có thể chính xác, vì vậy, bước sóng được tính chính là giá trị trung bình của các giá trị trên. $\Rightarrow $ $\lambda = \frac{d_{1} + d_{2} + d_{3} + d_{4}}{4} = \frac{0,95 + 1,025 + 0,975 + 1,075}{4} = 1,00625 (cm)$ $\Rightarrow $ Tốc độ truyền sóng là: $v = \lambda .f = 1,00625.50 = 50,3125 (cm/s)$
