Nhiều hệ thống trong vật lý cho phép sự xuất hiện đột ngột và đáng ngạc nhiên của sóng hình sin. Ví dụ, khi bạn còn trẻ, bạn đã nhìn thấy những gợn sóng trong nước ổn định, chuyển động của một cú swing sau khi bạn đẩy và để nó đi, và bạn đã thử uốn một cây thước cứng và sau đó thả nó ra. Những thứ này, mặc dù khác nhau, chia sẻ một thuộc tính chung: chúng ngọ nguậy, hoặc lắc lư, hoặc ... rung hoặc .. nói chung hơn, chúng qua lại. Nhiều năm trôi qua, sau đó bạn thấy mình trong một lớp kỹ sư, nơi bạn nghiên cứu những gì đang thực sự xảy ra với những thứ ngọ nguậy mà bạn đang quan sát, chỉ để thấy rằng chúng ngọ nguậy theo cách tương tự! Và đó là, bất ngờ, ngạc nhiên, sóng hình sin. Đó là tinh túysóng, bởi vì sự tồn tại của nó trong tự nhiên có ý nghĩa rất lớn. Ai biết được, nếu gợn sóng trong nước ổn định là sóng vuông thì sao, nếu chuyển động của đu quay có dạng sóng vuông, v.v., thì sóng vuông sẽ là dạng sóng tinh túy, điều đó xảy ra rằng đây không phải là sự thật và sóng hình sin biểu hiện trong vũ trụ rất nhiều. Điều thực sự hấp dẫn là sóng hình sin bắt nguồn từ hình tam giác và hình tròn. Bây giờ, không có kiến thức về toán học, thật khó để kết nối các dấu chấm từ đó với các biểu hiện của sóng hình sin trong nước, dao động, thước kẻ, v.v., nhưng vấn đề là đạo hàm của sóng hình sin, là sóng hình sin và được tìm thấy thông qua hình học của hình tròn và tam giác vuông. Và các hệ thống vật lý có thể được mô hình hóa thông qua các phương trình vi phân, điều này dẫn đến sự chắc chắn rằng sóng hình sin tồn tại trong các hệ thống này (cũng không quên các hàm mũ; sự tồn tại của chúng trong tự nhiên cũng có ý nghĩa rất lớn; chúng có mối liên hệ sâu sắc với sóng hình sin , cuối cùng được tiết lộ trong công thức của Euler). Một điều khác về sóng hình sin là chúng có thể "đi qua" một số hệ thống khá độc đáo. Có đầu vào hình sin cho hệ thống LTI (chẳng hạn như hệ thống được chế tạo hoàn toàn bằng điện trở, tụ điện và cuộn cảm lý tưởng) và bạn sẽ có được đầu ra hình sin (cụ thể là duy trì tần số của đầu vào). Nói cách khác, dạng sóng hình sin là dạng sóng duy nhất không thay đổi hình dạng thông qua hệ thống LTI. Hãy xem bài giảng này. Và điều đáng buồn về sóng hình sin là về mặt kỹ thuật chúng không tồn tại. Sóng hình sin bạn thoát ra khỏi tự nhiên có một số biến dạng, biến dạng, nhiễu và các thành phần thụ động lý tưởng quá, không tồn tại. Điều tốt nhất có thể nhận được chỉ là xấp xỉ gần đúng của sóng hình sin. Tuy nhiên, nếu ai đó rất tinh tế để tiến bộ toán học đến mức phải tính đến những điểm không hoàn hảo này, thì các phép đo có thể ngày càng chính xác hơn (có thể giới hạn ở cấp độ nguyên tử do cơ học lượng tử và tất cả những thứ nhảm nhí đó).
Như vậy: Một sóng hình sin(sóng cơ) được tạothành là do lực liên kết đàn hồi giữa các phần tửcủa môi trường.Lực đàn hồi xuất hiện khi biến dạng lệchtruyền được sóng ngangLực đàn hồi xuất hiện khi biến dạng nén, dãnthì truyền được sóng dọc II. Các đặc trưng của một sóng hình sin1. Sự truyền của một sóng hình sin2. Các đặc trưng của một sóng hình sina. Biên độ của sóng (A):Là biên độ dao động của các phần tử của môitrường có sóng truyền qua.b. Chu kì (T), tần số (f) của sóng:Là chu kỳ, tần dao động của các phần tử môitrường có sóng truyền qua.1f =T c. Tốc độ truyền sóng v:Là tốc độ lan truyền dao động trong môitrường (tốc độ truyền pha của daođộng).* Tốc độ truyền sóng cơ trong các môi trườnggiảm theo thứ tự: Rắn > lỏng > khí d. Bước sóng λ:Là quãng đường mà sóng lan truyềnđược trong một chu kì dao động.vλ = v.T =fAEGHλ* Hay bước sóng là khoảng cách gần nhất giữa haiđiểm trên phương truyền sóng mà dao động cùng phavới nhau. e. Năng lượng sóng:Là năng lượng dao động của các phần tử củamôi trường mà sóng truyền qua.* Quá trình truyền sóng là quá trình truyềnnăng lượng. NỘI DUNG CẦN NẮM1. Sóng cơKhái niệmPhân loạiMôi trường truyền sóng2. Các đại lượng đặc trưng của sóng hình sinChu kỳ, tần sốBiên độBước sóng3. Công thức liên hệTốc độ truyền sóngvλ = v.T =fNăng lượng Câu 1: Phát biểu nào sau đâylà đúng nhất về sóng cơ?A)Sóng cơ truyền được trong môi trườngrắn, lỏng, khí.B) Sóng cơ truyền được trong các môi trườngkể cả chân không.C) Sóng dọc chỉ truyền được trong chất lỏngvà khí.D) Sóng ngang có phương dao động trùngvới phương truyền sóng.ĐúngSaiĐúng rồi.rồi. HayHay quáquáSai rồi.rồi. TiếcTiếc quáquáYouranswer:Your answer:YouYoudidnotthisthisYouYoudidansweredanswerednot answeranswerthisthiscorrectly!completelyThecorrectansweris:questioncorrectly!completelyThequestioncorrectansweris:Trả lờiTiếp theo Câu 2: Một sóng hình sin cóbao nhiêu đặc trưng?A) 2B) 3C) 4D) 5ĐúngSaiĐúng rồi.rồi. HayHay quáquáSai rồi.rồi. TiếcTiếc quáquáYouranswer:Your answer:YouYoudidnotthisthisYouYoudidansweredanswerednot answeranswerthisthiscorrectly!completelyThecorrectansweris:questioncorrectly!completelyThequestioncorrectansweris:Trả lờiTiếp theo Câu 3: Một sóng cơ lan truyền với tốcđộ là 12cm/s. Tần số dao động là 0,5Hz.Bước sóng là?A) 6 cmB) 12 cmC) 24 cmD) 48 cmĐúngSaiĐúng rồi.rồi. HayHay quáquáSai rồi.rồi. TiếcTiếc quáquáYouranswer:Your answer:YouYoudidnotthisthisYouYoudidansweredanswerednot answeranswerthisthiscorrectly!completelyThecorrectansweris:questioncorrectly!completelyThequestioncorrectansweris:Trả lờiTiếp theo Câu 4: Chọn câu sai. Khi nóivề bước sóng:A)B)C)D)Là Quãng đường sóng truyền đi trong một đơnvị thời gian.Là Quãng đường sóng truyền đi được trong mộtchu kỳ.Là Quãng đường sóng đi được trong một daođộng toàn phần.Là Khoảng cách ngắn nhất trên phương truyềnsóng mà tại đó hai dao động cùng pha.ĐúngSaiĐúng rồi.rồi. HayHay quáquáSai rồi.rồi. TiếcTiếc quáquáYouranswer:Your answer:YouYoudidnotthisthisYouYoudidansweredanswerednot answeranswerthisthiscorrectly!completelyThecorrectansweris:questioncorrectly!completelyThequestioncorrectansweris:Trả lờiTiếp theo Câu 5: Một sóng cơ có bước sóng là 6cm, chu kỳ dao động là 3s. Tốc độtruyền sóng là:A) 18 cm/sB) 2 cm/sC) 0,5 cm/sD) 3 cm/sĐúngSaiĐúng rồi.rồi. HayHay quáquáSai rồi.rồi. TiếcTiếc quáquáYouranswer:Your answer:YouYoudidnotthisthisYouYoudidansweredanswerednot answeranswerthisthiscorrectly!completelyThecorrectansweris:questioncorrectly!completelyThequestioncorrectansweris:Trả lờiTiếp theo
I. Sóng cơ 1. Thí nghiệm Một cần rung, tạo bởi một thanh thép mỏng, đàn hồi, một đầu được kẹp chặt bằng êtô, đầu kia có gắn một mũi nhọn S. Dưới cần rung có một chậu nước rộng. - Đặt cần rung cho mũi S cao hơn mặt nước. Gõ nhẹ cho cần rung dao động nhưng mũi S không chạm mặt nước, mẩu nút chai nhỏ ở M vẫn bất động. - Hạ cần rung thấp xuống, cho mũi S vừa chạm vào mặt nước tại O. Lại gõ nhẹ cho cần rung dao động, ta thấy sau một thời gian ngắn, mẩu nút chai cũng dao động. Vậy, dao động từ O đã truyền qua nước tới M. Ta nói, đã có sóng trên mặt nước và O là nguồn sóng. 2. Định nghĩa Sóng cơ là dao động cơ lan truyền trong một môi trường. 3. Sóng ngang Sóng ngang là sóng trong đó các phần tử của môi trường dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng. 4. Sóng dọc Sóng dọc là sóng trong đó các phần tử của môi trường dao động theo phương trùng với phương truyền sóng. II. Các đặc trưng của một sóng hình sin 1. Sự truyền của một sóng hình sin Dùng một sợi dây mềm, dài, căng ngang, đầu Q gắn vào tường, còn đầu P gắn vào một cần rung có tần số thấp mà ta không vẽ trên hình a. Cho cần rung dao động, làm đầu P của dây dao động điều hòa theo phương thẳng đứng. Trên dây xuất hiện một sóng cơ có dạng hình sin lan truyền về đầu Q gọi là một sóng hình sin. Biểu diễn hình dạng của sợi dây tại các thời điểm: $t = 0, t = \frac{T}{4},t = \frac{{2T}}{4},t = \frac{{3T}}{4},...$ Với T là chu kì dao động của P. Sau thời gian T, dao động của điểm P đã truyền tới điểm P1, ở cách P một đoạn: PP1=λ=vT và P1 bắt đầu dao động hoàn toàn giống như P. Dao động từ P1 lại tiếp tục truyền xa hơn nên dây có dạng một đường hình sin, với các đỉnh không cố định mà dịch chuyển theo phương truyền sóng với tốc độ v. 2. Các đặc trưng của một sóng hình sin a) Biên độ A của sóng: là biên độ dao động của một phần tử của môi trường có sóng truyền qua. b) Chu kì T (hoặc tần số) của sóng: là chu kì dao động của một phần tử của môi trường có sóng truyền qua. $f = \frac{1}{T}$ gọi là tần số của sóng. c) Tốc độ truyền sóng v: là tốc độ lan truyền dao động trong môi trường. Đối với mỗi môi trường, tốc độ truyền sóng v có một giá trị không đổi. d) Bước sóng λ: là quãng đường mà sóng truyền được trong một chu kì. $\lambda = vT = \frac{v}{f}$
e) Năng lượng sóng: là năng lượng dao động của các phần tử của môi trường có sóng truyền qua. III. Phương trình sóng Phương trình của một sóng hình sin truyền theo trục x: ${u_M} = A\cos \omega (t - \frac{x}{v}) $$= Acos2\pi (\frac{t}{T} - \frac{x}{\lambda })$
Page 2 SureLRN
|
