Dạng bài tập một sợi dây đàn hồi căng ngang đang có sóng dừng ổn định thuộc bài 9 trong sách giáo khoa lớp 12. Đối với các bạn thí sinh đang chuẩn bị cho kì thi đại học – kì thi quan trọng nhất cuộc đời mình thì dạng bài tập vật lý này tuyệt đối các bạn phải nắm chắc để có kết quả tốt. Vậy sóng dừng là gì? làm thế nào để giải dạng bài tập về sóng dừng. Bài tập dạng một sợi dây đàn hồi căng ngang đang có sóng dừng ổn định liệu có khó? Cách giải ra sao. Tất cả sẽ có trong bài viết này, mời mọi người theo dõi nhé.
Mục Lục
Sóng dừng là gì?
Trong vật lý thì sóng dừng được định nghĩa là một loại sóng dao động theo thời gian nhưng lại có biên độ đỉnh của sóng không di chuyển trong không gian. Sóng dừng còn có các tên gọi khác như là sóng đứng hay sóng tĩnh. Đặc điểm của sóng dừng là biên độ đỉnh của dao động tại bất kì một điểm nào trong không gian là một hằng số không đổi trong bất kỳ hoàn cảnh nào. Mọi dao động tại những điểm phân biệt của sóng trong suốt toàn bộ sóng đều cùng pha với nhau. Ở các phần tử mà ở đó biên độ tối thiểu được gọi là các nút sóng còn tại những điểm có biên độ sóng tối đa được gọi là các nút sóng.
Những đặc điểm của sóng dừng trong vật lý 12
- Sóng dừng được tạo ra từ sự giao thoa giữa 2 sóng ngược chiều nhau là sóng tới và sóng phản xạ trên cùng 1 phương truyền sóng.
- Nút sóng gồm những điểm dao động với biên độ bằng 0.
- Bụng sóng gồm những điểm dao động với biên độ cực đại.
- Nút sóng và bụng sóng là điểm cố định trong không gian.
- Khoảng cách giữa 2 nút sóng liên tiếp hoặc 2 bụng sóng liên tiếp là λ /2.
- Khoảng cách giữa nút sóng và bụng sóng kế bên nhau là λ /4.
- Tại vị trí vật cản tự do thì sóng tới và sóng phản xạ cùng pha và ngược lại tại vật cản cố định thì sóng tới và sóng phản xạ ngược pha nhau.
- Sóng dừng được tạo ra bởi sự rung của nam châm điện với tần số dòng điện là f thì tần số của sóng sẽ là 2f.
- Khi cho dòng điện có tần số f chạy trong một sợi dây kim loại, sợi dây kim loại đó được đặt giữa 2 cực của một thanh nam châm thì sóng dừng xuất hiện trên dây có tần số f.
- Mọi điểm nằm giữa 2 nút liên tiếp của sóng dừng đều dao động cùng pha với nhau và đều có biên độ không đổi khác nhau. Còn mọi điểm nằm 2 bên của một nút sóng dừng thì luôn luôn giao động ngược pha nhau.
- Cuối cùng là sóng dừng thì không có sự lan truyền năng lượng và cũng không có sự lan truyền trạng thái dao động của nó.
Dạng bài tập một sợi dây đàn hồi căng ngang có sóng dừng ổn định
Đây là một trong những dạng bài tập cơ bản và quan trọng nhất của sóng dừng. hầu như phần bài tập này đã xuất hiện trong phần lớn các đề thi đại học những năm gần đây. vậy phương pháp giải dạng bài này như thế nào. Mình sẽ chọn một bài làm mẫu và hướng dẫn cho các bạn sau đây:
Cho một sợi dây đàn hồi căng ngang có sóng dừng ổn định. Trên sợi dây, A là một điểm nút còn B là một điểm bụng gần A nhất với khoảng cách AB là 18 cm. Gọi M là một điểm trn6 dâ và M cách B một khoảng bằng 12 cm. Biết rằng trong một chu kỳ của sóng, khoảng thời gian mà độ lớn vận tốc dao động của phần tử B < vận tốc cực đại của phần tử M là 0,1s. Vậy tốc độ truyền sóng trên dây là bao nhiêu?
Ta có A và B là khoảng cách giữa nút và bụng gần nhau nhất nên ta có công thức
Ta sẽ tính được khoảng cách từ M đến A là:
AM = AB – MB = 18 – 12 = 6 cm.
Từ đó ta tính được biên độ tại điểm M theo công thức sau (với A là biên độ của bụng sóng):
Vận tốc cực đại của phần tử B là bụng sóng là:
Từ đề bài ta có khoảng thời gian mà độ lớn vận tốc dao động của phần tử B nhỏ hơn vận tốc của chu kỳ:
Tốc độ truyền sóng trên sợi dây:
Vậy là ta đã r được kết quả của bài toán này là 2,4 m/s.
Tổng kết
Dạng bài tập một sợi dây đàn hồi căng ngang đang có sóng dừng ổn định nhìn phức tạp nhưng nếu bạn hiểu đúng vấn đề thì nó trở nên vô cùng đơn giản. Chỉ cần bạn thực hiện theo từng bước mà đề bài yêu cầu thì sẽ cho ra đúng kết quả. Mình muốn nhấn mạnh một điều là đây là một dạng bài tập cơ bản của vật lý 12. Đây là một phần quan trọng trong đề thi đại học các năm gần đây nên các bạn hãy học thật kỹ dạng bài tập này nhé. Chúc các bạn học tập tốt và có kỳ thi trung học phổ thông quốc gia đạt kết quả tốt nhất.
