Sóng c hc Ch I. i cng v sóng c hc
Thy inh Trng Ngha, giáo viên Vt lí, trng THPT chuyên Lê Khit - Qung Ngãi
1
CH I. I CNG V SÓNG C HC
A. TÓM TT KIN THC C BN
1. Sóng c
a. Khái nim
Sóng c là nhng dao ng c lan truyn trong mt môi trng.
Ví d : Ném mt viên á xung nc, trên mt nc xut hin nhng vòng tròn ng tâm li,
lõm xen k lan rng dn ra to thành sóng nc, ó là mt ví d v sóng c.
b. Sóng ngang
- Sóng trong ó các phn t ca môi trng dao ng theo phng vuông góc vi phng truyn
sóng gi là sóng ngang.
Ví d : Ném mt viên á xung nc, sóng to thành và lan truyn trên mt nc. Các phn t
nc dao ng theo phng thng ng còn phng truyn sóng là phng ngang nên sóng nc
trong trng hp này là sóng ngang.
- Sóng ngang ch truyn c trong cht rn và trên b mt cht lng.
c. Sóng dc
- Sóng trong ó các phn t ca môi trng dao ng theo phng trùng vi phng truyn
sóng gi là sóng dc.
Ví d : Buc mt u lò xo dài vào mt i m c !nh, cm u kia ca lò xo và truyn cho nó
mt dao ng dc theo trc lò xo. Các vòng lò xo ln lt b! nén ri b! dãn, truyn dao ng i dc
theo trc lò xo to thành sóng dc.
2. Nhng i lng c trng ca chuyn ng sóng
a. Chu kì và tn s sóng
Tt c các phn t ca môi trng u dao ng vi cùng chu kì và tn s b%ng chu kì và tn s
ca ngun dao ng gi là chu kì và tn s sóng.
b. Biên sóng
Biên sóng ti m)i i m trong không gian chính là biên dao ng ca phn t môi trng
ti i m ó.
VI
VII
VIII
0
=
t
4
T
t =
4
2T
t =
4
4T
t =
4
5T
t =
4
6T
t =
4
7T
t =
4
3T
t =
−==
λ
π
x
T
t
Atxutu
M
2cos),()( (3)
Công thc (3) cho phép ta xác !nh li u ca phn t sóng ti mt i m M bt kì trên ng
truyn sóng, gi là phng trình sóng.
Nu sóng truyn ngc chiu dng ca trc to Ox thì phng trình sóng có dng :
T
Atu
P
22
cos)( (5)
Nh vy, chuy n ng ca phn t sóng ti P là mt dao ng tun hoàn vi chu kì T.
Có th v th! bi u di#n s' bin thiên ca u
P
theo thi gian t nh hình di. - Tính tun hoàn theo không gian
Xét v! trí ca tt c các phn t sóng ti mt
thi i m xác !nh t
0
. T$ công thc (3), ta có :
s
óng
u
O
4
λ
2
λ
4
3
λ
λ
4
5
λ
2
3
λ
4
7
λ
t = và
4
3T
Tt += tính
t lúc truyn dao ng cho mt u dây.
u
O
A
- A
4
T
2
T
4
3T
T
4
5T
2
3T
4
7T
t
∆
=
t
s
v m/s
Bc sóng ca sóng truyn trên mt h là :
35,1.2
=
=
=
vT
λ
m
Biên ca sóng truyn trên mt h là :
15
=
A cm
Bài 2. Phng trình ca mt sóng ngang truyn trên mt si dây rt dài là :
)02,04cos(6 xtu
π
π
+
=
trong ó u và x tính b%ng centimét (cm) và t tính b%ng giây (s).
a) Xác !nh biên , chu kì, bc sóng và tc ca sóng.
b) Tính di u ca phn t sóng có to x = 16,6 cm (coi b%ng
3
50
cos (1’)
Sóng ang xét có phng trình là :
)02,04cos(6 xtu
π
π
+
=
(2)
i chiu (2) vi (1’), ta có :
o Biên sóng : A = 6 cm.
o Chu kì sóng :
π
π
4
2
=
T
, do ó T = 0,5 s.
o Bc sóng :
π
λ
π
02,0
2
=
, do ó = 100 cm.
o Tc sóng : 200
5,0
100
===
2
π
.
Bài gii :
a) Phng trình sóng có dng :
−= xftAtu
λ
π
π
2
2cos)(
Biên sóng : A = 2 cm ; bc sóng : = 10 cm ; tn s sóng : f = 400 Hz.
Vy phng trình sóng là :
(
)
)(2,0800cos2)( cmxttu
π
π
−
=
trong ó x tính b%ng mét (m) và t tính b%ng giây (s).
b) Tc truyn sóng là :
−=∆
λ
π
λ
π
λ
π
π
λ
π
πϕ
2
)(
22
2
2
2
1221
Suy ra :
ϕ
π
λ
∆=∆
Chu kì ca sóng là :
2,0
10
22
===
π
π
ω
π
T s.
Quãng ng sóng truyn i c sau thi gian 4
=
∆
t s là :
λλλ
λ
20.
2,0
4
==
∆
=∆=∆=∆
T
t
t
T
tvs .
Vy trong thi gian 4
=
∆
λ
b) Phng trình dao ng ca phn t P trên dây cao su và cách u C on 1,6 m là :
−=
λ
π
x
T
t
Au
P
2cos
Thay s : A = 2 cm = 0,02 m ; T = 1,6 s ; = 6,4 m ; x = 1,6 m, ta c :
)(
26,1
2
cos02,0 m
4,6
2
cos02,0 m
x
u
=
π
, x tính b%ng mét (m)
th! u theo x vào thi i m t = 3,2 s có dng nh hình sau :
ó c(ng chính là hình dng ca si dây cao su vào thi i m t = 3,2 s.
Bài 6. Mt sóng c (sóng ngang) truyn trên
mt si dây àn hi thng rt dài ch theo mt
chiu. Hình bên v hình dng ca mt on dây
ca si dây rt dài ó ti mt thi i m t
0,8
6,9
02,0
02,0
−
C
x
(m)
M
N
P
Hình dng ca mt on dây
có sóng ngang truyn qua
M
N
P
Chiu truyn sóng trên on
dây là chiu t P M
Sóng c hc Ch I. i cng v sóng c hc
Thy inh Trng Ngha, giáo viên Vt lí, trng THPT chuyên Lê Khit - Qung Ngãi
7
C. CÂU H$I VÀ BÀI T#P TRC NGHI%M
Câu 1: Phát bi u nào sau ây là úng khi nói v sóng c ?
B. Bc sóng là quãng ng mà pha ca dao ng truyn i c trong mt chu kì dao ng
ca sóng.
C. Bc sóng là khong cách gia hai i m trên phng truyn sóng gn nhau nht và dao ng
cùng pha vi nhau.
D. Bc sóng là khong cách gia hai i m trên phng truyn sóng gn nhau nht và dao ng
ngc pha vi nhau.
Câu 9: Bc sóng là
A. quãng ng mà sóng truyn i c trong thi gian mt giây.
B. khong cách gia hai i m trên phng truyn sóng gn nhau nht và dao ng cùng pha vi
nhau.
C. khong cách gia hai i m trên phng truyn sóng gn nhau nht và dao ng ngc pha vi
nhau.
D. khong cách gia hai i m gn nhau nht trên phng truyn sóng mà hai i m này có li
b%ng không " cùng mt thi i m.
Sóng c hc Ch I. i cng v sóng c hc
Thy inh Trng Ngha, giáo viên Vt lí, trng THPT chuyên Lê Khit - Qung Ngãi
8
Câu 10: Mt sóng c truyn trên mt ng thng và ch theo mt chiu thì nhng i m cách nhau
mt s nguyên bc sóng trên phng truyn s dao ng
A. cùng pha vi nhau. B. ngc pha vi nhau.
C. vuông pha vi nhau. D. lch pha nhau bt kì.
Câu 11: Mt sóng c truyn trên mt si dây àn hi thng và rt dài. Nhng i m trên si dây
cách nhau mt s nguyên l, na bc sóng thì dao ng
A. cùng pha nhau. B. ngc pha nhau.
C. vuông pha nhau. D. lch pha nhau bt kì.
Câu 12: Mt sóng c truyn t$ mt ngun i m trên mt mt phng. Hai i m gn nhau nht trên
phng truyn sóng và dao ng ngc pha vi nhau thì cách nhau mt on b%ng
A. bc sóng. B. na bc sóng.
C. hai ln bc sóng. D. mt phn t bc sóng.
Câu 19: Khi mt sóng c truyn t$ không khí vào trong nc thì i lng nào sau ây ca sóng là
không thay -i ?
A. Tc . B. Bc sóng. C. Tn s. D. Phng truyn.
Sóng c hc Ch I. i cng v sóng c hc
Thy inh Trng Ngha, giáo viên Vt lí, trng THPT chuyên Lê Khit - Qung Ngãi
9
Câu 20: Mt sóng c có bc sóng 22 cm, lan truyn vi tc 330 m/s trong không khí. Tn s
ca sóng này là
A. 15 Hz. B. 72,6 Hz. C. 1,5 kHz. D. 7,26 kHz.
Câu 21: Mt sóng c truyn trên mt bi n vi bc sóng 2,0 m. Khong cách gia hai i m trên
phng truyn sóng gn nhau nht và dao ng vuông pha nhau là
A. 0,5 m. B. 1,0 m. C. 2,0 m. D. 4,0 m.
Câu 22: u O ca mt si dây àn hi thng và rt dài dao ng theo phng vuông góc vi si
dây vi tn s 8 Hz. Sóng to ra trên si dây lan truyn vi tc 4 m/s. Hai i m gn nhau nht
trên dây mà dao ng ngc pha nhau thì cách nhau mt on b%ng
A. 20 cm. B. 25 cm. C. 50 cm. D. 80 cm.
Câu 23: Mt sóng c có tn s góc 6 280 rad/s lan truyn trong nc vi bc sóng 1,5 m. Sóng
truyn trong nc vi tc
A. 750 m/s. B. 1 500 m/s. C. 4 186 m/s. D. 9 420 m/s.
Câu 24: Khong cách gia 3 nh sóng k tip nhau mt bi n là 6 m. Trong thi gian 9 s, sóng v)
vào b 7 ln. Tc truyn sóng trên mt bi n là
A. 1,0 m/s. B. 1,5 m/s. C. 2,0 m/s. D. 2,5 m/s.
Câu 25: Ngun phát sóng S trên mt nc to dao ng vi tn s 50 Hz. Dc theo phng truyn
sóng, khong cách gia 4 nh sóng k tip là 3 cm. Tc truyn sóng trên mt nc là
A. 25 cm/s. B. 50 cm/s. C. 100 cm/s. D. 200 cm/s.
Câu 26: Mt ngi quan sát thy mt cánh hoa trên mt h nc nhô lên 5 ln trong khong thi
gian 16 s. Khong cách gia hai nh sóng k tip o c là 9,00 m. Tc truyn sóng trên mt
h nc là
A. 2,25 m/s. B. 2,50 m/s. C. 4,50 m/s. D. 5,00 m/s.
tu
−=
π
π
, trong
ó x là to c tính b%ng mét (m) và t là thi gian c tính b%ng giây (s). Tc ca sóng này
là
A. 100 m/s. B. 150 m/s. C. 200 m/s. D. 250 m/s.
Câu 31: Mt sóng c có bc sóng / c to thành t$ mt ngun phát sóng O. Phng trình sóng
ti O là )cos( tAu
O
ω
=
, là tn s góc ca sóng và
t
là thi gian. Phng trình sóng ti i m M
cách O mt khong d là
Sóng c hc Ch I. i cng v sóng c hc
Thy inh Trng Ngha, giáo viên Vt lí, trng THPT chuyên Lê Khit - Qung Ngãi
10
A.
−=
λ
π
ω
d
tAu
M
2
cos
. D.
+=
λ
π
ω
d
tAu
M
2
cos
. D.
))(25,0100cos(2 cmtu
M
π
π
−
=
.
Câu 33: u O ca mt si dây àn hi thng và rt dài c rung nh mt dng c to ra sóng
ngang truyn trên dây vi tc 20 m/s. Tn s rung ca dng c là f tho
.50)(10 HzfHz
≤
≤
Hi
tn s f phi có nhng giá tr! nào mt i m M trên dây cách O on d = 1 m luôn luôn dao ng
cùng pha vi O ?
A. f = 10 Hz hoc f = 30 Hz. B. f = 20 Hz hoc f = 40 Hz.
C. f = 25 Hz hoc f = 45 Hz. D. f = 30 Hz hoc f = 50 Hz.
Câu 34: Mt ngun phát sóng c dao ng theo phng trình
)(
3
5cos2 cmtu
+=
πA. Hình 1. B. Hình 2. C. Hình 3. D. Hình 4.
Câu 37: Mt sóng c lan truyn theo chiu dng ca trc to Ox vi tc 40 cm/s. Phng
trình sóng ti gc to O là ))(2sin(2 cmtu
O
π
=
, vi t tính b%ng giây (s). Phng trình sóng ti
mt i m M có to x = - 10 cm là
Hình 2.
O
Hình 1.
O
Hình 3.
O
Hình 4.
O
Sóng c hc Ch I. i cng v sóng c hc
Thy inh Trng Ngha, giáo viên Vt lí, trng THPT chuyên Lê Khit - Qung Ngãi
11
A.
)(
4
2cos2 cmtu
M
−=
π
π
. D.
)(
2
2cos2 cmtu
M
+=
π
π
.
Câu 38: Mt sóng ngang truyn trên mt si dây
àn hi rt dài. Hình bên là hình dng mt on
dây ca mt si dây ó ti mt thi i m. M(i
tên ch chiu chuy n ng ca phn t P ti thi
i m ó. Hi sóng truyn theo chiu nào và phn
t N ang chuy n ng cùng chiu hay ngc
chiu vi phn t M ?
)(
2
2cos2 cmtu
M
−=
π
π
, vi t tính b%ng giây (s). Phng trình sóng ti
N là
A.
)(
3
2
2cos2 cmtu
N
−=
π
π
. D.
)(
6
2cos2 cmtu
N
−=
π
π
.
Câu 41: Trên mt si dây àn hi thng và rt dài có hai i m M và N. Mt sóng c hc lan truyn
dc theo si dây ch theo mt chiu t$ phía M sang phía N. Bit M cách N mt on b%ng
6
1
bc
sóng và phng trình sóng ti N là
)(
2
2cos cmtu
N
+=
π
π
.
C.
)(
6
2sin cmtu
M
−=
π
π
. D.
)(
6
2sin cmtu
M
=
, trong
ó to x tính b%ng centimét (cm) và thi gian t tính b%ng giây (s). Tc dao ng c'c i ca
phn t môi trng trên trc Ox gp bao nhiêu ln tc truyn sóng ?
A. 20. B. 25. C. 50. D. 100.
Câu 44: Mt sóng ngang truyn trên trc to Ox c mô t b%ng phng trình
−=
λ
π
x
ftAu 2sin , trong ó A và x c tính b%ng centimet (cm) , t tính b%ng giây (s). Tc
dao ng c'c i ca phn t môi trng gp 4 ln tc truyn sóng, nu
A. A
π
λ
=
. B. A
π