Li độ của dao động của sóng cơ - Vật lý 12

$u_O=A\cos \left(\omega t+\phi \right)$

- : Sóng truyền từ O đến M chiều dương

+:Sóng truyền từ M đến O chiều âm

$A:$ Biên độ dao động $\left(cm\right)$

$\omega$: Tần số góc của dao động sóng $\left(rad/s\right)$

$x:$ Vị trí M so với O $\left(cm\right)$

$\lambda$: Bước sóng $\left(cm\right)$

$t>\frac{x}{v}$ có ý nghĩa là thời gian ta xét trạng thái dao động tại M phải lớn thời gian sóng truyền tới M.

$$\begin{gathered} u_M=A\cos (\omega t+\frac{2\pi x_M}{\lambda }) \\ {u}_N=A\cos (\omega t+\frac{2\pi x_N}{\lambda }) \\ {u}_M=A\cos (\omega t+\frac{2\pi \left(x_N+{\left(k\right)}^{ }\lambda \right)}{\lambda })=A\cos (\omega t+\frac{2\pi x_N}{\lambda }) \\ \Rightarrow u_M=u_N \end{gathered}$$

$$\begin{gathered} u_M=A\cos (\omega t+\frac{2\pi x_M}{\lambda }) \\ {u}_N=A\cos (\omega t+\frac{2\pi x_N}{\lambda }) \\ {u}_M=A\cos (\omega t+\frac{2\pi \left(x_N+{(k+{\displaystyle \frac{1}{2}})}^{ }\lambda \right)}{\lambda })=A\cos (\omega t+\frac{2\pi x_N}{\lambda }+\pi ) \\ \Rightarrow u_M=-u_N \end{gathered}$$

$$\begin{gathered} u_M=A\cos (\omega t+\frac{2\pi x_M}{\lambda }) \\ {u}_N=A\cos (\omega t+\frac{2\pi x_N}{\lambda }) \\ {u}_M=A\cos (\omega t+\frac{2\pi \left(x_N+(k+{\displaystyle \frac{1}{2}}){\displaystyle \frac{1}{2}}\lambda \right)}{\lambda })=A\cos (\omega t+\frac{2\pi x_N}{\lambda }+\frac{\pi }{2})=-A\sin (\omega t+\frac{2\pi x_N}{\lambda }) \\ \Rightarrow {u_M}^2+{u_N}^2=A^2 \end{gathered}$$

Hai nguồn $S_1,S_2$

$$\begin{gathered} u_{S_1}=A\cos \left(\omega t+{\phi }_1\right) \\ {u}_{S_2}=A\cos \left(\omega t+{\phi }_2\right) \end{gathered}$$

$d_1,d_2$ lần lượt là khoảng cách từ M đến $S_1,S_2$

$u_M$ li độ tại M

$A_M=2A\left|\cos \left(\frac{\pi \left(d_{2M}-d_{1M}\right)}{\lambda }-\frac{∆\phi }{2}\right)\right|$ là biên độ sóng tại M

$∆\phi ={\phi }_2-{\phi }_1$

${\phi }_M=-\frac{\pi \left(d_{2M}+d_{1M}\right)}{\lambda }+\frac{{\phi }_1+{\phi }_2}{2}$ khi $\cos \left(\frac{\pi \left(d_{2M}-d_{1M}\right)}{\lambda }-\frac{∆\phi }{2}\right) >0$

${\phi }_M=-\frac{\pi \left(d_{2M}+d_{1M}\right)}{\lambda }+\frac{{\phi }_1+{\phi }_2}{2}+\pi$ khi $\cos \left(\frac{\pi \left(d_{2M}-d_{1M}\right)}{\lambda }-\frac{∆\phi }{2}\right) <0$

CM=x ,$x=l-d$

Sóng tới truyền tới M: 

$$\begin{gathered} u_{CM}=A\cos \left(\omega t+\phi -\frac{2\pi \left(l-d\right)}{\lambda }\right) \\ {u}_{CB}=A\cos \left(\omega t+\phi -\frac{2\pi l}{\lambda }\right) \to , u_{CM}=A\cos \left(\omega t+\phi -\frac{2\pi (l+d)}{\lambda }-\pi \right) \end{gathered}$$

$$\begin{gathered} u_M=u_{CM}+u_{BM}=2A\cos \left(\frac{2\pi d}{\lambda }+\frac{\pi }{2}\right)\cos \left(\omega t+\phi -\frac{\pi }{2}-\frac{2\pi l}{\lambda }\right) \\ =2A\cos \left(\frac{2\pi d}{\lambda }+\frac{\pi }{2}\right)\cos \left(\omega t+\phi -\frac{\pi }{2}-\frac{2\pi l}{\lambda }\right) \end{gathered}$$

Hai điểm đối xứng qua bụng cùng pha , qua nút thì ngược pha

Với l là chiều dài dây, d là khoảng cách từ M đến nút

d là khoảng cách từ M đến bụng sóng.

Sóng tới truyền tới M: 

$$\begin{gathered} u_{1M}=A\cos \left(\omega t+\phi -\frac{2\pi (l-d)}{\lambda }\right) , \\ u_{1M}\text{'}=A\cos \left(\omega t+\phi -\frac{2\pi \left(l+d\right)}{\lambda }\right) \end{gathered}$$

$u_M=u_{1M}+u_{1M}\text{'}=2A\cos \left(\frac{2\pi d}{\lambda }\right)\cos \left(\omega t+\phi -\frac{2\pi l}{\lambda }\right)$

Hai điểm đối xứng qua bụng cùng pha , qua nút thì ngược pha

Với $u_M ; u_N$ li độ tại M ,N

$A_M,A_N$ biên độ tại M ,N

$v_M ,v_N$ vận tốc dao động tại M.N

$$\begin{gathered} v_{M max}=A_M.2\pi \frac{v}{\lambda } \\ \iff \frac{v_{M max}}{v}=\frac{2\pi A_M}{\lambda } \end{gathered}$$

+ Các điểm nằm trên cùng một bó sóng thì dao động cùng pha. Các điểm nằm trên hai bó sóng liền kề thì dao động ngược pha.

+ Các điểm nằm trên các bó cùng chẵn hoặc cùng lẻ thì dao động cùng pha, các điểm nằm trên các bó lẻ thì dao động ngược pha với các điểm nằm trên bó chẵn.

Hai điểm MN liên tiếp cùng biên độ nhỏ nhất khi đối xứng qua nút

MN liên tiếp cùng biên độ lơn nhất khi đối xứng qua bụng

Đối với những điểm cùng biên độ : Khoảng cách giữa vị trí lần k và k+4 là $\lambda$

Khoảng cách giữa vị trí k và k+2 (A cố định)

$AM=\frac{\lambda }{4}-\frac{d_{Max}}{2}$

Khoảng cách giữa vị trí k và k+3 (A cố định)

$AM=\frac{\lambda }{2}-\frac{d_{Min}}{2}=\frac{\lambda }{4}+\frac{d_{Max}}{2}$

$d_{Max}+d_{Min}=\frac{\lambda }{2}$