Giải chi tiết Vật lí 11 kết nối mới bài 9: Sóng ngang. Sóng dọc. Sự truyền năng lượng của sóng cơ

MỞ ĐẦU

Câu hỏi: Sóng mặt nước và sóng âm truyền trong không khí có đặc điểm gì chung và riêng?

Hướng dẫn trả lời:

- Giống nhau: Sóng mặt nước và sóng âm truyền trong không khí đều là sóng cơ học.
- Khác nhau:
+ Sóng mặt nước là sóng ngang.
+ Sóng âm truyền trong không khí là sóng dọc.

I. SÓNG NGANG

Câu hỏi: Hình 9.1 mô tả một sóng ngang truyền trên dây dàn hồi. Hãy quan sát các mũi tên, từ đó chỉ ra phương dao động của các phần tử của dây và phương truyền sóng.

Hướng dẫn trả lời:

Phương dao động của các phần tử của dây là dao động lên xuống theo phương vuông góc với phương truyền sóng. Phương truyền sóng là phương ngang.

II. SÓNG DỌC

Câu hỏi: Dựa vào Hình 9.1 và Hình 9.2, hãy chỉ ra điểm giống và khác nhau giữa sóng dọc và sóng ngang.

Hướng dẫn trả lời:

Giống nhau: Khi truyền sóng thì chỉ có các pha của dao động được truyền đi (sự truyền sóng là sự lan truyền biến dạng), còn các phân tử vật chất trong môi trường truyền sóng khi có song truyền qua chỉ dao động quanh vị trí cân bằng

Khác nhau: Đối với sóng ngang các phần tử của môi trường tạo động theo phương vuông góc với phương truyền sóng, còn sóng dọc các phần tử của môi trường dao động theo phương trùng với phương truyền sóng

III. QUÁ TRÌNH TRUYỀN NĂNG LƯỢNG BỞI SÓNG

IV. SỬ DỤNG MÔ HÌNH SÓNG ĐỂ GIẢI THÍCH MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA ÂM

Hoạt động:

Quan sát Hình 9.4 mô tả biên độ và tần số của âm qua dao động kí để trả lời các câu hỏi sau:

- Ở Hình 9.4a loa phát ra âm có chu kì bằng bao nhiêu?

So với Hình 9.4a:

- Ở hình nào biên độ âm lớn hơn nhưng tần số không thay đổi?
- Ở hình nào tần số âm giảm nhưng không giảm biên độ?
- Ở hình nào biên độ âm giảm nhưng không giảm tần số?

Hướng dẫn trả lời:

Hình 9.4a loa phát ra âm có chu kì bằng 2,5 ms
Hình 9.4b biên độ âm lớn hơn nhưng tần số không thay đổi
Hình 9.4e tần số âm giảm nhưng biên độ không đổi
Hình 9.4c biên độ âm giảm nhưng tần số không đổi
Hình 9.4d tần số âm tăng nhưng biên độ không đổi

Câu hỏi 1: Tại thời điểm mà sóng trên lò xo được mô tả trên Hình 9.2. Hãy xác định:

a) Sóng đã truyền được bao nhiêu bước sóng?
b) Trong các điểm X, Y, Z điểm nào là điểm chưa dao động?

Hướng dẫn trả lời: 

a) Nhìn vào hình ảnh ta thấy lò xo có 2 khoảng dãn, 3 khoảng nén nên có thể thấy được sóng đã thực hiện 2 dao động tương ứng với 2 bước sóng.
b) Trong các điểm X, Y, Z điểm X điểm chưa dao động vì sóng chưa truyền đến

Câu hỏi 2: Dải tần số mà một học sinh có thể nghe thấy từ 30 Hz đến 16000 Hz. Tốc độ truyền âm trong không khí là 330 m/s. Tính bước sóng ngắn nhất của âm thanh trong không khí mà bạn học sinh đó nghe được.

Hướng dẫn trả lời: 

Dải tần số mà học sinh có thể nghe thấy từ 30 Hz đến 16000 Hz
Nên bước sóng ngắn nhất của âm thanh trong không khí mà bạn học sinh đó nghe được ở tần số 16000Hz.
$\lambda =\frac{v}{f}=\frac{330}{16000}\approx 0,021$(m)