Bài giảng Vật lí Lớp 12 - Bài 9: Sóng dừng (Bản hay)

SÓNG DỪNG 
Tiết 16 
1.1. Phản xạ của sĩng trên vật cản cố định 
Thí nghiệm : 
 Dùng một sợi dây mềm PQ dài chừng 2m, đầu Q gắn vào tường v à căng ngang , cho đầu P dao động theo phương thẳng đứng . 
I. SỰ PHẢN XẠ CỦA SÓNG 
P 
Q 
Khi phản xạ trên vật cản cố ® Þnh , biến dạng 
 của dây như thế nào ? 
Biến dạng bị đổi chiều 
P 
Q 
1.1. Phản xạ của sĩng trên vật cản cố định 
Thí nghiệm 
Quá trình gì sẽ xảy ra nếu cho P dao động điều hịa ? 
 Đến Q Sĩng đĩ bị phản xạ trở lại 
Sĩng cĩ dạng hình sin lan truyền từ P đến Q gọi là sĩng tới . 
I. SỰ PHẢN XẠ CỦA SÓNG 
Vậy , khi phản xạ trên vật cản cố định , pha của sĩng phản xạ và sĩng tới như thế nào với nhau ? 
 Kết luận : Khi phản xạ trên vật cản cố định , sĩng phản xạ luơn ngược pha với sĩng tới ở điểm phản xạ . 
1.2. Phản xạ của sóng trên vật cản tự do 
Thí nghiệm : 
 - Cầm đầu P để sợi dây thõng xuống theo đường thẳng đứng . Cho đầu P của sợi dây dao động . Khi biến dạng truyền đến Q, hiện tượng sẽ xãy ra như thế nào ? 
I. SỰ PHẢN XẠ CỦA SÓNG 
Biến dạng khơng đổi chiều , suy ra sĩng phản xạ cùng pha với sĩng tới ở điểm phản xạ . 
Biến dạng của dây cĩ đổi chiều khơng ? Từ đĩ nhận xét về pha của sĩng tới và sĩng phản xạ . 
P 
Q 
a. Quan sát hiện tượng : 
II. SÓNG DỪNG 
Như vậy : với tần số thích hợp  trên dây xuất hiện những điểm đứng yên xếp xen kẽ đều đặn với những điểm dao động với biên độ cực đại . Đó là hiện tượng sóng dừng 
 Những điểm đứng yên gọi là điểm nút 
 Những điểm dao động với biên độ cực đại gọi là điểm bụng 
B 
A 
II. SÓNG DỪNG 
Giả sử tại thời điểm t sóng tới truyền đến B một dao động theo phương trình : 
 Vì sóng tới qua M trước nên phương trình dao động tại M do sóng tới truyền đến là : 
A 
M 
Sóng phản xạ 
d 
B 
Sóng tới 
b. Giải tích sự tạo thành sóng dừng trên dây : 
w 
B 
u = Acos t 
M 
2 
πd 
u = Acos ( ) 
ωt + 
λ 
II. SÓNG DỪNG 
1) Khảo sát sự tạo thành sóng dừng trên dây 
Phương trình dao động tại B do sóng phản xạ gây ra là : 
Phương trình dao động tại M do sóng phản xạ truyền đến là : 
A 
M 
Sóng phản xạ 
d 
B 
Sóng tới 
w 
u’ B = - u B = - Acos t 
π 
M 
2 
πd 
u' = Acos ( 
ωt - 
λ 
II. SÓNG DỪNG 
 Phương trình dao động tại M là tổng : 
A 
M 
Sóng phản xạ 
d 
B 
Sóng tới 
II. SÓNG DỪNG 
M dao động với tần số f và biên độ là : 
II. SÓNG DỪNG 
Nếu : 
l 
d=k 
2 
Thì biên độ dao động tại M bằng 0 => tại M là nút 
Nếu : 
Thì biên độ dao động tại M có giá trị cực đại (2A) => tại M là bụng 
=> khoảng cách giữa hai nút hoặc hai bụng kế tiếp nhau là 
l 
2 
II. SÓNG DỪNG 
c. Điều kiện để có sóng dừng 
Chiều dài của dây bằng một số nguyên lần nửa bước sóng : 
Với n= 1, 2, 3  
l 
B 
A 
l 
l = n 
2 
Nếu hai đầu dây là cố định : 
II. SÓNG DỪNG 
c. Điều kiện để có sóng dừng 
 Đối với dây có một đầu tự do 
Chiều dài của dây bằng một số lẻ lần một phần tư bước sóng 
Với m = 1, 3, 5  
B 
A 
l 
l 
l =m 
4 
 + Sĩng dừng là sĩng cĩ nút sĩng và bụng sĩng cố định trong khơng gian 
+ Điều kiện để cĩ sĩng dừng trên dây hai đầu cố định : 
 (k = số bụng = số nút -1) 
+ Một đầu là nút sĩng một đầu là bụng sĩng: 
Số bĩ sĩng nguyên = k 
Số bụng sĩng = số nút sĩng = k + 1 
III . T ĨM TẮT NỘI DUNG BÀI HỌC 
 1/Chọn câu đúng . 
Trong hệ sĩng dừng trên một sợi dây , khoảng cách giữa hai nút hoặc hai bụng liên tiếp bằng 
A. một bước sĩng . 
B. hai bước sĩng . 
C. một phần tư bước sĩng . 
D. một nửa bước sĩng . 
. B ÀI TẬP CỦNG CỐ 
ĐÁP ÁN: D 
2/Chọn câu đúng .  Tại điểm phản xạ thì sĩng phản xạ 
	 A. luơn ngược pha với sĩng tới . 
	 B. ngược pha với sĩng tới nếu vật cản cố định . 
	 C. ngược pha với sĩng tới nếu vật cản tự do. 
	 D. cùng pha với sĩng tới nếu vật cản là cố định . 
ĐÁP ÁN: B 
3/Một dây đàn hồi PQ dài 1m căng ngang , Q cố định , P gắn vào bản rung dao động với tần số f = 50 Hz tạo ra sĩng ngang trên PQ. Ta đếm được từ P đến Q cĩ 5 nút . Tìm tốc độ truyền sĩng trên PQ? 
Trên PQ cĩ sĩng dừng với 5 nút , do đĩ cĩ k = 4 bĩ sĩng 
Tốc độ truyền sĩng trên dây PQ là : 
B ÀI TẬP VẬN DỤNG: 
BÀI TẬP VẬNDỤNG: 
C©u 4: Mét sỵi d©y dµi 120 cm, ® Çu B cè ® inh , ® Çu A g¾n víi mét nh¸nh ©m thoa dao ® éng víi tÇn sè 40 Hz. BiÕt vËn tèc truyỊn sãng 
 v = 32 m/s , ® Çu A n»m t¹i mét nĩt sãng dõng . Sè bơng sãng dõng trªn d©y lµ: 
A. 3	 
B. 5 
C. 5	 
D. 5 
Giải : 
ĐÁP ÁN A 
HƯỚNG DẪN VỀ NHÀ 
ĐỌC KĨ BÀI HỌC TRẢ LỜI CÁC CÂU HỎI SGK TRANG 49 
LÀM BÀI TẬP 7-10 (TR 49) 
LÀM THÊM CÁC BÀI TẬP TRONG ĐỀ CƯƠNG PHẦN SĨNG DỪNG 
ĐỌC TRƯỚC BÀI “ĐẶC TRƯNG VẬT LÝ CỦA ÂM”