Vật lí 11 Kết Nối Tri Thức Bài 8: Mô tả sóng

Hình 8.1

Chuẩn bị:

Thiết bị tạo sóng mặt nước bằng kênh tạo sóng (Hình 8.1).

Tiến hành:

Đặt một miếng xốp nhỏ C trên mặt nước. Khi quay đĩa D làm cho vật tạo sóng O dao động lên xuống, thì dao động đó được truyền cho các phần tử nước từ gần ra xa.

Kết quả:

- Quan sát qua thành kênh thẳng đứng, ta thấy mặt cắt của nước có dạng hình sin.

- Miếng xốp C dao động lên xuống tại chỗ, còn những biến dạng của mặt nước lan truyền đi từ nguồn sóng O ra xa cho ta hình ảnh về sóng có trên mặt nước. O là nguồn sóng nước là môi trường truyền sóng, đường thẳng OC là phương truyền sóng.

- Đồ thị sóng được mô tả như trên Hình 8.2.

Hình 8.2. Đồ thị (u - x) của một sóng hình sin

- Nhờ có lực liên kết giữa các phần tử nước mà các phần tử nước ở điểm M lân cận điểm O dao động theo. Đến lượt các phần tử nước ở điểm N lân cận điểm M dao động. Tạo nên sóng mặt nước.

- Hai nguyên nhân tạo nên sóng: Nguồn dao động từ bên ngoài tác dụng lên môi trường tại điểm O và có lực liên kết giữa các phần tử môi trường

Hình 8.3. Mô tả sự truyền sóng trên dây

- Biên độ sóng là độ lệch lớn nhất của phần tử sóng khỏi VTCB. Sóng có biên độ càng lớn thì phần tử sóng dao động càng mạnh

- Bước sóng là quãng đường sóng truyền được trong một chu kì. Bước sóng được kí hiệu là λ đơn vị là mét (m)

- Chu kì sóng chính bằng chu kì dao động của phần từ sóng, kí hiệu là T, đơn vị giây (s)

- Tần số sóng: đại lượng \(f = \frac{1}{T}\) được gọi là tần số sóng

- Tốc độ truyền sóng là tốc độ lan truyền dao động trong không gian

- Mối liên hệ giữa λ, T:\(\lambda  = vT = \frac{v}{f}\)
- Cường độ sóng I được định nghĩa là năng lượng sóng được truyền qua một đơn vị diện tích vuông góc với phương truyền sóng trong một đơn vị thời gian

\(I = \frac{E}{{S.\Delta t}}\) , đơn vị: W/m2

Trong đó: E là năng lượng sóng truyền qua một diện tích S vuông góc với phương truyền sóng trong thời gian ∆t

Bài tập 1: Một sợi dây đàn hồi nằm ngang có điểm đầu O dao động theo phương đứng với biên độ A=5cm, T=0,5s. Vận tốc truyền sóng là 40cm/s. Viết phương trình sóng tại M cách O d=50 cm.

Hướng dẫn giải:

Phương trình dao động của nguồn: \({u_0} = A\cos (\omega t)(cm)\)

A = 5 cm

Với: \(\omega  = \frac{{2\pi }}{T} = \frac{{2\pi }}{{0,5}} = 4\pi \) (rad/s)

       \({u_0} = 5\cos (4\pi t)(cm)\)

Phương trình dao động tai M: \({u_M} = A\cos (\omega t - \frac{{2\pi d}}{\lambda })\)

Trong đó: 

            \(\lambda  = vT = 40.0,5 = 20(cm)\) ; d = 50 cm

=> \({u_M} = 5\cos (4\pi t - 5\pi )(cm)\)

Bài tập 2: Một sóng cơ học truyền dọc theo trục Ox có phương trình u=28cos(20x - 2000t) (cm), trong đó x là toạ độ được tính bằng mét, t là thời gian được tính bằng giây. Vận tốc truyền sóng là

A. 334 m/s

B. 314 m/s

C. 331 m/s

D. 100 m/s

Hướng dẫn giải:

Ta có: U = 28cos (20x – 2000t) = 28cos(2000t – 20x) (cm)

\( \Rightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}
{\omega  = 2000}\\
{\frac{{\omega x}}{v} = 20x}
\end{array} \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}
{\omega  = 2000}\\
{\frac{\omega }{v} = 20}
\end{array}} \right.} \right. \Rightarrow v = \frac{{2000}}{{20}} = 100(m/s)\)

Đáp án D

Học xong bài này các em cần biết:

- Các đặc điểm của sóng cơ

- Các đại lượng đặc trưng của sóng

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lí 11 Kết Nối Tri Thức Bài 8 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

• Câu 1:

  Trên cùng một hướng truyền sóng, hai phần tử sóng có vị trí cân bằng cách nhau một đoạn bằng một số nguyên lần bước sóng thì dao động

  • A. lệch pha nhau kπ (với k∈ℤ).
  • B. cùng pha nhau.
  • C. ngược pha nhau.   
  • D. vuông pha nhau.

• Câu 2:

  Sóng cơ là

  • A. những dao động cơ lan truyền trong môi trường vật chất.
  • B. sự truyền chuyển động cơ trong không khi.
  • C. sự co dãn tuần hoàn giữa các phần tử của môi trường chân không.
  • D. chuyển động tương đối của vật này so với vật khác.

• Câu 3:

  Khi một sóng cơ truyền từ không khi vào nước thì đại lượng không đổi là

  • A. năng lượng sóng.
  • B. bước sóng.
  • C. tần số sóng:
  • D. tốc độ truyền sóng.

Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lí 11 Kết Nối Tri Thức Bài 8 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Khởi động trang 32 SGK Vật lí 11 Kết nối tri thức – KNTT

Hoạt động trang 33 SGK Vật lí 11 Kết nối tri thức – KNTT

Giải Câu hỏi trang 34 SGK Vật lí 11 Kết nối tri thức – KNTT

Hoạt động trang 35 SGK Vật lí 11 Kết nối tri thức – KNTT

Giải Câu hỏi 1 trang 35 SGK Vật lí 11 Kết nối tri thức – KNTT

Giải Câu hỏi 2 trang 35 SGK Vật lí 11 Kết nối tri thức – KNTT

Giải Câu hỏi 3 trang 35 SGK Vật lí 11 Kết nối tri thức – KNTT

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!