Giao thoa sóng cơ học-Biên độ điểm giao thoa – C2.P3

TÓM TẮT LÝ THUYẾT

Image result for interference of water waves

 

(Hình 2.2.1: Hình ảnh giao thoa trên mặt nước, nguồn internet)

Yêu cầu

Nắm được điều kiện để có hiện tượng giao thoa.

– Phương trình giao thoa sóng tổng quát tại điểm M bất kỳ:

– Điều kiện giao thoa với biên độ cực đại, cực tiểu khi hai nguồn cùng pha, ngược pha, vuông pha hoặc lệch pha nhau một lượng bất kì.

Nội dung

 

Image result

(Hình 2.2.2: Hình ảnh vân cực đại cực tiểu do 2 nguồn tạo ra các e quen được thầy cô vẽ cho xem, nguồn internet)

* HÌNH ẢNH VÀ CÁCH GỌI

– Kết quả giao thoa sóng nước tạo thành trong trường hợp 2 nguồn cùng pha: Hypebol trung tâm và các đường màu đỏ là cực đại, các đường đứt nét màu xanh là đường cực tiểu.

– Thường gọi cực đại chính giữa là đường cực đại trung tâm (Ứng với k = 0), các cặp đường cực đại tiếp theo đối xứng hai bên là cực đại bậc 1, bậc 2… ứng với k = ±1, ±2, ±3…

– Cực tiểu gần trung tâm nhất cả hai phía gọi là cực tiểu bậc 1 (ứng với k = 0 hoặc bằng -1, chỗ này các em chú ý k nhầm nha), các đường tiếp theo sẽ là cực tiểu bậc 2 (ứng với k = 1, -2), tiếp theo là cực tiểu bậc 3 (ứng với k = 2, -3).

* LOGIC TOÁN HỌC

Khái niệm: Giao thoa là hiện tượng gặp nhau của hai hay nhiều sóng kết hợp và kết quả là trong miền giao thoa có những điểm dao động ổn định với biên độ tăng cường và có những điểm giao động với biên độ triệt tiêu (hay đứng yên khi hai nguồn cùng biên độ).

Sóng kết hợp: Là hai sóng có độc lệch pha không đổi theo thời gian (Các e hiểu ngắn gọn là cùng tần số)

Tổng quát chúng ta cho hai nguồn sóng kết hợp tại S1 và S2 có pha ban đầu bất kì cách nhau 1 khoảng là: l (m) có phương trình là:

Nguồn tại S1:

Nguồn tại S2:

Sóng do S1 truyền tới điểm M trong trường giao thoa cách khoảng d1 là:

Sóng do S2 truyền tới điểm M trong trường giao thoa cách khoảng d2 là:

Điểm M sẽ dao động với phương trình tổng của hai phương trình trên:

Với biên độ tại M là:

Nội dung bài này chúng ta chỉ quan tâm tới AM mà thôi.

Các em hãy nhớ còn phần việc này:  để sau nhé.

1. Để AM đạt cực đại (điểm M dao động với biên độ lớn nhất = 2A) thì

 (Thầy lấy là – kπ cho biểu thức sau sẽ đẹp hơn)

Điều kiện để điểm M cực đại là:  (1)

2. Tương tự, điều kiện điểm M cực tiểu sẽ là:  (2)

Chú ý: các em để ý về mặt toán, tử mà là λ thì tương ứng mẫu sẽ là 2π, cực tiểu khác cực đại 0,5, giả thiết các em nhớ nhầm thành + 0,5λ mà không phải là – 0,5λ cũng không làm sai đáp án nhé.

BÀI TẬP MINH HỌA

Bài 1: Trong thí nghiệm về giao thoa sóng, người ta tạo ra trên mặt nước hai nguồn sóng A, B dao động với phương trình uA = uB = 2cos10πt (cm). Vận tốc truyền sóng trong môi trường là 5 m/s. Coi biên độ không đổi. Viết phương trình dao động tại điểm M trên mặt nước cách A, B lần lượt là 40cm và 15cm .

Lời giải:

Viết phương trình sóng tại M do từng nguồn truyền tới: Với

Vậy phương trình sóng tại M tổng hợp là:

Đáp số:

Bài 2: Cần rung trong thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt nước dao động cùng pha với chu kỳ T = 0,5 s. M là điểm trên mặt nước cách hai mũi nhọn S1 và S2 lần lượt 20 cm và 15 cm. Biết tốc độ truyền sóng trên mặt nước là 0,8 m/s. Tính độ lệch pha của hai dao động tại M.                          Lời giải:

Các em biết rằng:

Sóng do S1 truyền tới điểm M trong trường giao thoa cách khoảng d1 là:

Sóng do S2 truyền tới điểm M trong trường giao thoa cách khoảng d2 là:

Vậy độ lạch pha giữa hai nguồn tại M là:

Theo bài ra:

 vì 2 nguồn cùng pha.

 với d = 20-15 = 5 cm

Thay vào ta có:
 

ĐS: Δφ = π/4

    Bài tập trắc nghiệm

  • (1)

    Tại 2 điểm A, B trên mặt nước nằm ngang có 2 nguồn sóng cơ kết hợp, dao động theo phương thẳng đứng. Có sự giao thoa của 2 sóng này trên mặt nước. Tại trung điểm của đoạn thẳng AB, phần tử nước dao động với biên độ cực đại. Hai nguồn sóng đó dao động

    Lệch pha nhau góc π/2

    Ngược pha nhau

    Lệch pha nhau góc π/3

    Cùng pha nhau

  • (2)

    Hai nguồn sóng kết hợp S1, S2 gây ra hiện tượng giao thoa sóng trên mặt thoáng chất lỏng. Nếu tăng tần số dao động của hai nguồn S1 và S2 lên 2 lần thì khoảng cách giữa hai điểm liên tiếp trên S1S2 có biên độ dao động cực tiểu sẽ thay đổi như thế nào?

    Tăng lên 4 lần

    Không thay đổi

    Tăng lên 2 lần

    Giảm đi 2 lần

  • (3)

    Khi xảy ra hiện tượng giao thoa sóng nước với hai nguồn kết hợp ngược pha A, B. Những điểm trên mặt nước nằm trên đường trung trực của AB sẽ:

    Đứng yên không dao động

    Dao động nới biên độ bằng nửa biên độ cực đại

    Dao động với biên độ lớn nhất

    Dao động với biên độ có giá trị trung bình

  • (4)

    Chọn câu đúng. Hiện tượng giao thoa, những điểm đứng yên không dao động trong trường giao thoa của hai nguồn cùng pha khi:

  • (5)

    Tại hai điểm A và B trên mặt nước có hai nguồn kết hợp cùng dao động với phương trình u=acos100πt. Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là 40 cm/s. Xét điểm M trên mặt nước có AM = 9 cm và BM = 7 cm. Hai dao động tại M do hai sóng từ A và B truyền đến là hai dao động:

    Cùng pha

    Ngược pha

    Lệch pha 120º

    Lệch pha 90º

  • (6)

    Tại hai điểm S1, S2 trên mặt nước có 2 nguồn kết hợp dao động ngược pha: us1=A1cos10πt, us2=A2cos(10πt+π). M là một điểm trong vùng giao thoa cách S1, S2 lần lượt d1=14cm, d2=20cm. Biết tốc độ truyền sóng trên mặt nước là v = 0,5m/s. Tìm độ lệch pha của hai dao động tại M do hai sóng truyền từ S1, S2 gửi đến.

    π/5

    π/2

    π/4

    π/3

  • (7)

    Hai điểm S1, S2 trên mặt một chất lỏng dao động cùng pha với pha ban đầu bằng 0, biên độ 1,5 cm và tần số f = 20 Hz. Vận tốc truyền sóng trên mặt chất lỏng là 1,2 m/s. Điểm M cách S1, S2 các khoảng lần lượt bằng 30 cm và 36 cm dao động với phương trình:

    uM = -3cos(40pt + 10p)

    uM = 3cos(40pt – 11p)

    uM = 1,5cos(40pt – 11p)

    uM = 3cos(40pt – 10p)

  • (8)

    Ở mặt nước, có hai nguồn kết hợp A, B dao động theo phương thẳng đứng với phương trình uA = uB = 2cos20pt (mm). Tốc độ truyền sóng là 30 cm/s. Coi biên độ sóng không đổi khi sóng truyền đi. Phần tử M ở mặt nước cách hai nguồn lần lượt là 10,5 cm và 13,5 cm có biên độ dao động là

    0 mm

    1 mm

    2 mm

    4 mm

  • (9)

    Tại mặt chất lỏng có hai nguồn phát sóng kết hợp S1 và S2 dao động theo phương vuông góc với mặt chất lỏng có cùng phương trình u = 2cos40πt (trong đó u tính bằng cm, t tính bằng s). Tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng là 80 cm/s. Gọi M là điểm trên mặt chất lỏng cách S1,S2 lần lượt là 12 cm và 9 cm. Coi biên độ của sóng truyền từ hai nguồn trên đến điểm M là không đổi. Phần tử chất lỏng tại M dao động với biên độ là

     cm

     cm

     cm

     cm

  • (10)

    Tại hai điểm A, B trong một môi trường truyền sóng có hai nguồn phát sóng kết hợp phát ra các dao động cùng phương với các phương trình là uA = 8cos20pt (mm); uB = 8cos(20pt + p) (mm). Biết tốc độ truyền và biên độ sóng không đổi trong quá trình sóng truyền. Trong khoảng giữa A và B có giao thoa sóng do hai nguồn trên gây nên. Phần tử vật chất tại trung điểm của đoạn AB dao động với biên độ bằng

    4 mm

    0

    16 mm

    8 mm

  • (11)

    Trong thí nghiệm về giao thoa sóng, người ta tạo ra trên mặt nước hai nguồn sóng A,B dao động với phương trình uA = uB = 5cos10πt  (cm). Vận tốc truyền sóng là 20cm/s. Coi biên độ không đổi.Viết phương trình dao động tại điểm M trên mặt nước cách A , B lần lượt là 7,2cm và 8,2cm.

  • (12)

    Hai điểm S1, S2 trên mặt nước có hai nguồn giống hệt nhau với phương trình uS1=uS2=5cos(10πt) (mm). M là một điểm trên mặt nước trong vùng giao thoa cách S1, S2 lần lượt 16cm và 19cm. Biết tốc độ tuyền sóng trên mặt nước là 0,45m/s. Cho rằng biên độ sóng không đổi. Tìm biên độ dao động tổng hợp tại M.

  • (13)

    Ở bề mặt một chất lỏng có hai nguồn phát sóng kết hợp S1 và S2 cách nhau 20cm. Hai nguồn này dao động theo phương thẳng đứng có phương trình lần lượt là u1 = 5cos40pt (mm) và u2 = 5cos(40pt + p) (mm). Tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng là 80 cm/s. Xét các điểm trên S1S2 . Gọi I là trung điểm của S1S2; M nằm cách I một đoạn 3cm sẽ dao động với biên độ:

  • (14)

    Tại hai điểm S1 và S2 trên mặt chất lỏng ta gây những dao động hình sin theo phương thẳng đứng có cùng biên độ a = 5cm, cùng chu kì T = 0,1s và có pha ban đầu bằng không. Cho rằng truyền sóng không mất năng lượng, vận tốc truyền sóng trong chất lỏng là v = 1m/s. Tìm biên độ và pha ban đầu tại điểm M1 có d1 = 12,5cm,d2 = 10cm và điểm M2 = 20 cm,  = 10 cm.

     ;

     ;              

     ;  

     ;

Để lại một bình luận

Hãy trở thành người đầu tiên bình luận!

avatar
wpDiscuz
Bài liên quan
Sách và tư liệu
Khích Lệ Người Ta Cách Nào?
No img
Khích Lệ Người Ta Cách Nào?Tôi Đã được anh Pete Barlow. Anh chuyên môn dạy chó và ngựa làm trò ...
Vật lý 12_Đề thi thử chuyên vinh lần 3_2016_Có đa
Vật lý 12_Đề thi thử chuyên vinh lần 3_2016_Có đa
Kết nối cùng facebook: nhanthanhcs1@gmail.com để được chia sẻ
ĐỀ THI THỬ ĐẠI HỌC ĐỢT II (2015 -2016) Môn: Ngữ Văn 12 ( khối D) – SỞ GD & ĐT BẮC NINH TRƯỜNG THPT HÀM LONG
ĐỀ THI THỬ ĐẠI HỌC ĐỢT II (2015 -2016) Môn: Ngữ Văn 12 ( khối D) – SỞ GD & ĐT BẮC NINH TRƯỜNG THPT HÀM LONG
I . PHẨN ĐỌC HIỂU  (3 điểm)Đọc hai đoạn văn bản sau và thực hiện các yêu cầu từ câu ...
Sự tích khăn tang
No img
Nhà giàu nhưng lại không con trai, nên bao nhiêu tình thương họ đều dồn ...