Vận tốc truyền sóng - Vật lý 12

Bước sóng  λ : là khoảng cách giữa hai phần tử của sóng gần nhau nhất trên phương truyền sóng dao động cùng pha. Bước sóng cũng là quãng đường mà sóng truyền đi được trong một chu kỳ.

Bước sóng của sóng cơ tỉ lệ thuận với vận tốc truyền sóng và ti lệ nghịch với tần số sóng

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

$f$: Tần số sóng $\left(Hz\right)$

$T$:Chu kì sóng $\left(s\right)$

$v$: Vận tốc truyền sóng $\left(m/s\right)$

$l:$Khoảng cách giữa n đỉnh sóng

$l:$Khoảng cách giữa n đỉnh sóng$\left(cm\right)$

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

$T:$ Chu kì sóng $\left(s\right)$

$t :$ Thời gian $\left(s\right)$

$N$ : số lần nhấp nhô hoặc số đỉnh sóng tới 

- Vì sóng âm cũng là sóng cơ nên các công thức của sóng cơ có thể áp dụng cho sóng âm.

- Vận tốc truyền âm phụ thuộc vào tính đàn hồi, mật độ và nhiệt độ của môi trường.

- Tính đàn hồi của môi trường càng cao thì tốc độ âm càng lớn; tốc độ truyền âm tăng dần theo thứ tự: khí, lỏng, rắn; sóng âm không truyền được trong chân không.

- Trong chất khí và chất lỏng sóng âm là sóng dọc, còn trong chất rắn sóng âm là sóng dọc hoặc sóng ngang.

Nguồn âm là những nguồn phát ra âm .Có hai loại : dây đàn và cột khí (sáo ,kèn)

Âm cơ bản: $f_1=f_{min}=\frac{v}{2l}$

Họa âm bậc 2 : $f_2=2f_1$

Họa âm bậc k: :$f_k=k{f}_1$

$f_1=f_{min}=\frac{v}{4l}$ :Tần số âm cơ bản

$f_3=3f_1=3\frac{v}{4l}$:Tần số âm bậc 3

Tần số âm bằng một số lần k lẻ tần số âm cơ bản

Họa âm bậc 1 : $f_1=\frac{v}{2l}$ (âm cơ bản)

Họa âm bậc 2 :$f_2=2\frac{v}{2l}$

Họa âm bậc n: $f_n=n{f}_1$

Chiều dài dây bằng số nguyên lần nửa bước sóng

Với v là vận tốc truyền sóng

f là tần số dao động của dây

Chiều dài dây bằng số lẻ lần nửa bước sóng

Với v là vận tốc truyền sóng

f là tần số dao động của dây

Với v là vận tốc truyền sóng

f là tần số dao động của dây

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.

Với $v:$ Vận tốc truyền âm trên dây $\left(m/s\right)$

F: Lực tác dụng lên dây $\left(F\right)$

l: Chiều dài dây $\left(m\right)$

m : Khối lượng dây $\left(kg\right)$

1. Định nghĩa

Sóng cơ là dao động cơ lan truyền trong môi trường vật chất.

2. Phân loại

Sóng cơ gồm 2 loại chính: sóng ngang và sóng dọc.

+ Sóng ngang là loại sóng trong đó các phần tử của môi trường dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng. Sóng ngang chỉ truyền được trên mặt nước và trong chất rắn.

+ Sóng dọc là loại sóng trong đó các phần tử của môi trường dao động theo phương trùng với phương truyền sóng. Sóng dọc sẽ truyền được cả trong chất khí, chất lỏng và chất rắn.

Sóng cơ (cả sóng dọc và sóng ngang) không truyền được trong chân không.

3. Một số đại lượng đặc trưng cho sóng cơ

a. Chu kỳ và tần số

+ Chu kì T của sóng là chu kì dao động của một phần tử của môi trường có sóng truyền qua. 

+ Tần số f là đai lượng đặc trưng cho sóng.

$T=\frac{1}{f}=\frac{\lambda }{v}$

b. Tốc độ truyền sóng

$v=\frac{\lambda }{T}=\lambda f$

+ Tốc độ truyền sóng v là tốc độ lan truyền dao động của môi trường. Đối với mỗi môi trường, tốc độ truyền sóng v có một giá trị nhất định và không đổi. 

+ Khi truyền từ môi trường này sang môi trường khác tốc độ truyền sóng thay đổi, bước sóng thay đổi còn tần số (chu kì, tần số góc) của sóng thì không thay đổi.

+ Tốc độ truyền sóng phụ thuộc vào môi trường: v_rắn > v_lỏng > v_khí

c. Bước sóng

+ Bước sóng là quãng đường mà sóng truyền được trong một chu kì.

+ Bước sóng là quãng đường ngắn nhất giữa hai điểm trên phương truyền sóng dao động cùng pha.

$\lambda =v.T=\frac{v}{f}$

d. Năng lượng sóng

Năng lượng sóng là năng lượng dao động của các phần tử của môi trường có sóng truyền qua.

4. Lưu ý:

+ Trong sự truyền sóng, pha dao động truyền đi còn các phần tử của môi trường không truyền đi mà chỉ dao động quanh vị trí cân bằng.

+ Tốc độ truyền sóng khác với tốc độ dao động của phần tử.

Hai đầu tự do :$f_k=\left(\frac{kv}{2l}\right)=k{f}_0 \left(Min=f_0\right)$

Tần số của sóng dừng trên dây hai đầu cố định bằng số nguyên lần tần số cơ bản .

Tần số của sóng dừng trên dây một đầu cố định bằng số lẻ nguyên lần tần số cơ bản .

$f_{k1}+∆f=f_{k_2}$

Với $∆f$ độ lệch của hai tần số ứng với k1 và k2