Sóng cơ học là một kiến thức rất quan trọng mà các em sẽ được học trong năm cuối chương trình Vật lý THPT. Để giúp các em hiểu rõ hơn về nội dung này, Tiểu Học Đông Hòa B đã tổng hợp đầy đủ và chi tiết lý thuyết sóng cơ học và truyền tải sóng cơ học trong bài viết sau.
>>> Xem thêm: Lý thuyết 12: Đặc điểm Vật lý của Âm
Sóng cơ là gì?
Định nghĩa
Sóng cơ học là sự lan truyền dao động cơ học (bao gồm năng lượng và trạng thái dao động) theo thời gian trong môi trường vật chất đàn hồi.
Ví dụ 1: Một mái chèo hoặc một chiếc phao chỉ dao động trên mặt nước khi có sóng truyền qua.
Ví dụ 2: Khi bạn áp tai vào đường ray, bạn có thể nghe thấy tiếng tàu từ xa, nhưng lúc đó bạn không thể nghe thấy tiếng tàu trong không khí.
Phân loại sóng cơ học
Sóng cơ học Có hai loại sóng: sóng dọc và sóng ngang.
- Sóng dọc: Phương dao động của các hạt và phương truyền của sóng dọc trùng nhau. Sóng dọc truyền trong môi trường rắn, lỏng và khí. Ví dụ, một sóng truyền trên lò xo do lò xo nén và giãn ra.
- Sóng ngang: Là sóng có phương dao động của các hạt và phương truyền sóng vuông góc với nhau. Sóng ngang chỉ có thể truyền trong chất rắn và bề mặt chất lỏng và không thể truyền trong chất lỏng và chất khí. Ví dụ, sóng được truyền trên mặt nước.
>>> Xem thêm: Giao thoa sóng là gì? Lý thuyết và công thức giao thoa sóng
Đại lượng của sóng cơ học
Biên độ của sóng cơ học (A): biên độ dao động của hạt vật chất khi sóng truyền.
Lý thuyết ba định luật của Newton
Tính thường xuyên sóng cơ học (f): tần số dao động của hạt vật chất khi có sóng truyền qua. Công thức tính tần số sóng:
f = \frac{1}{T} = \frac{ω}{2π}\ (Hz)
Tốc độ, vận tốc sóng cơ học (v): tốc độ lan truyền của sóng trong không gian. Công thức tính tốc độ:
v = \frac{ΔS}{Δt}
Trong đó:
- ΔS là quãng đường sóng truyền được
- t là thời gian lan truyền
Năng lượng sóng cơ học (Etôi): năng lượng dao động của các hạt vật chất tại một điểm khi sóng truyền. Công thức của năng lượng sóng cơ học là:
E_i = D. ω^2.\frac{A_i^2}{2}
Trong đó:
- D là mật độ của môi trường sóng
- Mộttôi là biên độ sóng tại một điểm
- ω là tần số góc của sóng
Bước sóng (λ): là quãng đường mà sóng truyền được trong một chu kì, cũng là khoảng cách của hai điểm gần nhất trên phương truyền sóng khi dao động cùng pha. Công thức bước sóng:
λ = v.T = \frac{v}{f}\ (m)
Truyền sóng cơ học
Dẫn điện sóng cơ học là quá trình lan truyền dao động và năng lượng dao động, các hạt vật chất không có phương truyền. Trên thực tế, truyền sóng cơ học phụ thuộc vào nhiều yếu tố môi trường.
Trong quá trình truyền sóng cơ học:
- Sóng dọc: Các hạt chỉ dao động theo phương ngang.
- Sóng ngang: Các hạt chỉ dao động điều hòa theo phương thẳng đứng.
Phương trình sóng
Phương trình sóng tại một điểm
Sóng được phát ra từ O (gốc), có phương trình dao động: uO = AOcos (ωt + φ). Điểm M cách O một khoảng x, sóng truyền từ O đến M sẽ mất khoảng thời gian là:
∆t = \frac{x}{v}
Phương trình dao động của M:
\begin{aligned}
&u_M=A_Mcos[ω(t-∆t)+φ]=A_Mcos\left[ω\left(t-\frac{x}{v}\right)+φ\right]\\
\Leftrightarrow\ &u_M=A_Mcos\left(ωt+φ-\frac{2\pi x}{λ}\right)\text{ với }ω=\frac{2\pi}{T} \text{ và }λ=v.T
\end{aligned}
Nếu bỏ qua sự mất mát năng lượng trong quá trình truyền sóng thì biên độ sóng tại O và biên độ sóng tại M sẽ bằng: AO = AHoa Kỳ = A
u_M=Acos\left[ω\left(t-\frac{x}{v}\right)+φ\right]=Acos\left(ωt+φ-\frac{2\pi x}{λ}\right)\text{ với }t\ge \frac{x}{v}
Sóng truyền theo chiều âm, từ trục Ox đến điểm N có tọa độ x sẽ có phương trình như sau:
u_N=Acos\left(ωt+φ+\frac{2\pi x}{λ}\right) \text{ với }t\ge \frac{|x|}{v}
Phương trình sóng tổng quát
Tại điểm O: uO = Acos (t + j)
Tại điểm M cách O một khoảng bằng x theo phương truyền sóng.
- Nếu sóng cơ học truyền theo chiều dương của trục x thì:
u_M=Acos\left(ωt+φ-\frac{2\pi x_M}{λ}\right) \text{ với }t\ge \frac{|x_M|}{v}
- Nếu sóng cơ học đi theo chiều âm của trục x thì:
u_M=Acos\left(ωt+φ+\frac{2\pi x_M}{λ}\right) \text{ với }t\ge \frac{|x_M|}{v}
Trong môi trường sóng cơ họctại một điểm M nào đó: x = const thì uHoa Kỳ là một hàm điều hòa t với chu kỳ T.
Lý thuyết 11 Về lý thuyết êlectron và định luật bảo toàn điện tích
Tại một thời điểm xác định t = const thì uHoa Kỳ là một hàm biến thiên điều hòa trong không gian x với chu kỳ λ.
Những điểm có cùng khoảng cách với nguồn thì dao động cùng pha.
\begin{aligned}&\small\text{Tại thời điểm }t < \frac{|x_M|}{v}, \text{ li độ dao động của điểm M luôn bằng 0 }(u_M = 0) \text{ vì sóng cơ chưa truyền}\\
&\small\text{đến điểm M.}
\end{aligned}
Độ lệch pha giữa 2 điểm truyền từ cùng một nguồn
\begin{aligned}
&\small\bull\text{Phương trình dao động tại nguồn: }u = a.cos(ωt + φ).\\
&\small\bull\text{Phương trình dao động của nguồn truyền đến điểm }M_1: u_{1M} = a.cos\left(ωt + φ - \frac{2πd_1}{λ}\right)\\
&\small \text{ với }t ≥ \frac{d_1}{v}.\\
&\small\bull\text{Phương trình dao động của nguồn truyền đến điểm }M_2: u_{2M} = a.cos\left(ωt + φ - \frac{2πd_2}{λ}\right)\\
&\small \text{ với }t ≥ \frac{d_2}{v}.\\
&\small\bull\text{Độ lệch pha giữa điểm }M_1 \text{ và điểm }M_2: Δφ = \frac{2π}{λ}.(d_2 - d_1).\\
&\small\bull\text{Để hai dao động cùng pha thì: }Δφ = 2kπ \Rightarrow \frac{2π}{λ}.(d_2 - d_1) = 2kπ \Rightarrow d_2 - d_1 = kλ.\\
&\small\bull\text{Để hai dao động ngược pha thì: }Δφ = (2k+1)π\Rightarrow \frac{2π}{λ}.(d_2 - d_1) =(2k+1)π\\
&\small\Rightarrow d_2-d_1=(2k+1)\frac{λ}{2}\\
&\small\bull\text{Trên phương truyền sóng lệch pha nhau góc Δφ (rad), khoảng cách giữa hai điểm là: }\\
&\small L = \frac{Δφ}{2π}λ
\end{aligned}
Bạn cần lưu ý rằng các đơn vị cần phải tương ứng với nhau.
Học trực tuyến livestream Toán – Lý – Hóa – Văn – Anh – Sinh để bứt phá điểm số 2022 – 2023 tại Tiểu Học Đông Hòa B
Giáo dục Tiểu Học Đông Hòa B là Nền tảng học Toán – Lý – Hóa – Văn – Anh – Sinh trực tuyến uy tín và chất lượng nhất Việt Nam Dành cho học sinh từ lớp 8 đến lớp 12. Với nội dung chương trình học bám sát khung chương trình của Bộ Giáo dục và Đào tạo, Tiểu Học Đông Hòa B sẽ giúp các em lấy lại hành trang, bứt phá về điểm số và nâng cao thành tích của mình. nghiên cứu.
Tại Tiểu Học Đông Hòa B, trẻ em sẽ được giảng dạy bởi các giáo viên từ TOP 1% giáo viên giỏi toàn quốc. Các giáo viên đều có trình độ Thạc sĩ trở lên với hơn 10 năm kinh nghiệm giảng dạy và có nhiều thành tích xuất sắc trong sự nghiệp giáo dục. Với phương pháp giảng dạy sáng tạo, dễ tiếp cận, giáo viên sẽ giúp học sinh tiếp thu kiến thức một cách nhanh chóng và dễ dàng.
12 Lý thuyết Vật lý về Sự tán sắc Ánh sáng
Giáo dục Tiểu Học Đông Hòa B cũng có sẵn Đội ngũ cố vấn học tập chuyên nghiệp luôn theo sát quá trình học tập của các em, hỗ trợ các em giải đáp mọi thắc mắc trong quá trình học và cá nhân hóa lộ trình học tập của các em.
Với ứng dụng tích hợp thông tin dữ liệu và nền tảng công nghệ, mỗi lớp học của Tiểu Học Đông Hòa B luôn được đảm bảo Đường truyền ổn định, hạn chế giật / lag tối đa với chất lượng hình ảnh và âm thanh tốt nhất.
Nhờ nền tảng học tập livestream trực tuyến mô phỏng lớp học offline, học viên có thể tương tác trực tiếp với giáo viên dễ dàng như khi học tại trường.
Khi trở thành học viên của Tiểu Học Đông Hòa B, bạn cũng sẽ nhận được Cẩm nang Toán – Lý – Hóa “siêu hay” Tổng hợp tất cả các công thức và nội dung khóa học được biên soạn cẩn thận, chi tiết và kỹ lưỡng giúp học sinh học tập và ghi nhớ kiến thức dễ dàng hơn.
Tiểu Học Đông Hòa B cam kết tăng 8+ hoặc ít nhất 3 điểm cho học sinh. Nếu bạn không đạt số điểm như cam kết, Tiểu Học Đông Hòa B sẽ hoàn trả 100% học phí cho bạn. Hãy nhanh tay đăng ký livestream trực tuyến Toán – Lý – Hóa – Văn lớp 8 – 12 năm học 2022 – 2023 tại Tiểu Học Đông Hòa B ngay hôm nay để hưởng mức học phí siêu ưu đãi lên đến 39%, giảm từ 699K chỉ còn 399K.
Qua bài viết này chắc chắn bạn sẽ tự mình trả lời được câu hỏi sóng cơ học và truyền tải sóng cơ học nó là gì? Hi vọng những thông tin này sẽ giúp các bạn nắm bắt bài học trên lớp tốt hơn. Chúc bạn đạt nhiều kết quả tốt trong học tập!
Nhớ để nguồn: Lý Thuyết Lý 12: Sóng Cơ Là Gì? Sự Truyền Sóng Cơ