Giải vật lí 12 bài 7: Sóng cơ và sự truyền sóng cơ
Hướng dẫn giải bài tập, bài thực hành trong bài 7: Sóng cơ và sự truyền sóng cơ - sách giáo khoa vật lí 12. Tất cả các kiến thức lý thuyết và bài tập trong bài học này đều được giải đáp cẩn thận, chi tiết. Chúng ta tham khảo để học tốt vật lí 12 bài 7: Sóng cơ và sự truyền sóng cơ nhé.
[toc:ul]
I. TÓM TẮT 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 }) $.
II. GIẢI BÀI TẬP
Giải câu 1: Sóng cơ là gì?...
Sóng cơ là gì?
Bài 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
Giải câu 2: Thế nào là sóng ngang? Thế nào...
Thế nào là sóng ngang? Thế nào là sóng dọc?
Bài 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.
Giải câu 3: Bước sóng là gì?...
Bước sóng là gì?
Bài giải:
Bước sóng là quãng đường mà sóng truyền được trong một chu kì. Kí hiệu: $\lambda $ (m).
Giải câu 4: Viết phương trình sóng....
Viết phương trình sóng.
Bài 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).
Giải câu 5: Tại sao có thể nói sóng vừa có tính...
Tại sao có thể nói sóng vừa có tính tuần hoàn theo thời gian, vừa có tính tuần hoàn theo không gian?
Bài 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.
Giải câu 6: Sóng cơ là gì?...
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.
Bài giải:
Chọn đáp án A.
Giải thích: Các bạn tham khảo kiến thức tại đây.
Giải câu 7: Chọn câu đúng...
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.
Bài giải:
Chọn đáp án C.
Giải thích: Bạn đọc tham khảo nội dung kiến thức tại đây.
Giải câu 8: Trong thí nghiệm ở Hình 7.1, cần rung...
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.
Bài 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: $v = \lambda .f = 1,00625.50 = 50,3125 (cm/s)$