d 2 d 1 S 2 M S 1 d 1 = S 1 M ; d 2 = S 2 M ÔN TẬP CHƯƠNG II : SÓNG CƠ VÀ SÓNG ÂM A. TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN : I. SÓNG CƠ VÀ SỰ TRYỀN SÓNG CƠ 1.Sóng cơ là dao động lan truyền trong một môi trường 2. Có hai loại sóng: sóng ngang và sóng dọc • Sóng ngang là sóng trong đó các phần tử của môi trường dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng. Trừ trường hợp sóng mặt nước, sóng ngang chỉ truyền được trong chất rắn. • Sóng dọc là sóng trong đó các phần tử của môi trường dao động theo phương trùng với phương truyền sóng. Sóng dọc truyền được trong chất khí, chất lỏng và chất rắn. 3. Sóng cơ không truyền trong chân không. 4. Các đặc trưng của một sóng hình sin: • Biên độ sóng (A): là biên độ dao động của một phần tử của môi trường có sóng truyền qua. • Chu kì sóng (T): là chu kỳ dao động của một phần tử của môi trường có sóng truyền qua. • Tần số sóng (f) : là đại lượng nghòch đảo của chu kì sóng: f = T 1 • Tốùc độ truyền sóng (v): là tốc độ lan truyền dao động trong môi trường. • Bước sóng (λ) : là quãng đường mà sóng truyền được trong một chu kỳ ( hoặc bước sóng là khoảng cách ngắn nhất giữa hai điểm trên một phương truyền sóng dao động cùng pha với nhau) : λ = vT = f v • Năng lượng sóng: là năng lượng dao động của các phần tử của môi trường có sóng truyền qua. 5. Phương trình sóng : Phương trình sóng là một hàm vừa tuần hoàn theo thời gian, vừa tuần hoàn theo không gian u M = Acos2π ( λ − x T t ) II. GIAO THOA SÓNG 1. Hiện tượng giao thoa của hai sóng mặt nước: • Hiện tượng hai sóng gặp nhau tạo nên các gợn sóng ổn đònh gọi là hiện tượng giao thoa của hai sóng. Các gợn sóng có hình các đường hypebol (có 2 tiêu điểm S 1 và S 2 ) gọi là các vân giao thoa. • Hiện tượng giao thoa là một hiện tượng đặc trưng của sóng : mọi quá trình sóng đều có thể gây ra hiện tượng giao thoa, ngược lại, quá trình vật lý nào gây ra được hiện tượng giao thoa cũng tất yếu là một quá trình sóng. 2. Dao động của một điểm trong vùng giao thoa: Gọi M là một điểm trong vùng giao thoa do 2 nguồn S 1 và S 2 d 1 , d 2 : đường đi của mỗi sóng tới M. • Phương trình dao động của hai nguồn: u S1 = u S2 = Acos T t2 π • Dao động của phần tử tại M là dao động điều hoà cùng chu kì với hai nguồn và có biên độ dao động là: 1 S 1 S 2 k = 0 -1 -2 2 1 Hình ảnh giao thoa sóng O M x sóng u x A M = 2A cos λ −π )dd( 12  d 2 – d 1 : hiệu đường đi của hai sóng • Vò trí các cực đại giao thoa: - Những điểm tại đó dao động có biên độ cực đại: A Mmax = 2A - Hiệu đường đi của hai sóng từ nguồn truyền tới bằng một số nguyên lần bước sóng λ : | d 2 – d 1 | = kλ • Vò trí các cực tiểu giao thoa: - Là những điểm đứng yên : A M0 = 0 - hiệu đường đi của hai sóng từ nguồn truyền tới bằng một số nửa nguyên lần bước sóng λ : | d 2 – d 1 | = (k + 2 1 )λ 3. Điều kiện giao thoa. sóng kết hợp : • Để có hiện tượng giao thoa thì hai nguồn sóng phải dao động cùng phương, cùng tần số và có hiệu số pha không đổi theo thời gian. • Hai nguồn như vậy gọi là hai nguồn kết hợp. Hai sóng do hai nguồn kết hợp phát ra gọi là hai sóng kết hợp. III. SÓNG DỪNG 1. Khái niệm sóng dừng : Khi sóng truyền trên sợi dây theo đường thẳng, sóng tới và sóng phản xạ có thể giao thoa nhau làm xuất hiện các nút ( đứng yên) và các bụng ( dao động với biên độ cực đại) gọi là sóng dừng. 2 Điều kiện để có sóng dừng : • Điều kiện để có sóng dừng trên một sợi dây có hai đầu cố đònh là chiều dài sợi dây phải bằng một số nguyên lần nửa bước sóng. l = k 2 λ • Điều kiện để có sóng dừng trên một sợi dây có một đầu cố đònh, một đầu tự do là chiều dài sợi dây phải bằng một số lẻ lần một phần tư bước sóng. l = (2k + 1 ) 4 λ 3. Đặc điểm chung: Trong sóng dừng, khoảng cách giữa hai nút liên tiếp hoặc hai bụng liên tiếp thì bằng nửa bước sóng : d = 2 λ IV. ĐẶC TRƯNG VẬT LÝ CỦA ÂM. 1. Âm. nguồn âm: • Âm là những sóng truyền trong các môi trường khí, lỏng, rắn khi đến tai ta sẽ làm cho màng nhó dao động, gây ra cảm giác âm. Sóng này gọi là sóng âm. • Nguồn âm là các vật dao động phát ra âm 2. Các đặc tính của âm, sóng âm • Sóng âm là những sóng cơ truyền trong các môi trường khí, lỏng, rắn và không truyền được trong chân không • Âm nghe được: là những âm thanh có tần số từ 16 Hz đến 20.000 Hz. • Hạ âm : là âm có tần số nhỏ hơn 16 Hz ( tai người không nghe được) • Siêu âm: là âm có tần số lớn hơn 20.000 Hz ( tai người cũng không nghe được) • Trong mỗi môi trường, âm truyền với một tốc độ xác đònh. Tốc độ âm phụ thuộc vào tính đàn hồi và khối lượng riêng, nhiệt độ của mội trường :V rắn > V lỏng > V khí 3. Những đặc trưng vật lý của âm: 2 k QP k Q P • Tần số âm là một trong những đặc trưng vật lý quan trọng nhất của âm. • Cường độ âm và mức cường độ âm: - Cường độ âm : Cường độ âm I tại một điểm là đại lượng đo bằng lượng năng lượng mà sóng âm tải qua một đơn vò diện tích đặt tại điểm đó, vuông góc với phương truyền sóngtrong một đơn vò thời gian. Đơn vò : I :W/m 2 - Mức cường độ âm: Đại lượng L = lg 0 I I gọi mức cường độ âm của âm I so với âm I 0 . Đơn vò là ben (B) hay đơn vò thường dùng là đêxiben (dB): 1 dB = 10 1 B • Đồ thò dao động âm được coi là đặc trưng vật lý thứ ba của âm. V. ĐẶC TRƯNG SINH LÍ CỦA ÂM 1. độ cao : Độ cao của âm là đặc tính sinh lí của âm gắn liền với tần số. Tần số càng lớn nghe càng cao và ngược lại tần số càng nhỏ nghe càng trầm. 2. độ to: Độ to của âm chỉ là một khái niệm nói về đặc trưng sinh lí của âm gắn liền với đặc trưng vật lí mức cường độ âm. Độ to của âm không tăng theo cường độ âm mà tăng theo mức cường độ âm: 0 lg I L I = ( B) 3. âm sắc : Âm sắc là một đặc tính sinh lí của âm, giúp ta phân biệt âm do các nguồn âm khác nhau phát ra. Âm sắc có liên quan mật thiết với đồ thò dao động âm. B. CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM : 1. Sóng cơ học là: A. quá trình lan truyền dao động cơ học trong một môi trường bất kì, kể cả chân không. B. quá trình lan truyền dao động cơ học trong một môi trường đàn hồi C. quá trình chuyển động một môi trường đàn hồi. D. quá trình lan truyền vận tốc của các phần tử môi trường. 2. Sóng ngang là sóng có phương dao động A. nằm ngang B. thẳng đứng C. vuông góc với phương truyền sóng D. trùng với phương truyền sóng. 3. Chọn phát biểu đúng: A. Bước sóng là quãng đường sóng truyền đi trong thời gian t. B. Bước sóng là khỏang cách giữa hai phần tử dao động cùng pha. C. Bước sóng là quãng đường sóng truyền trong một chu kỳ. D. Bước sóng là khỏang cách giữa hai phần tử gần nhau nhất dao động ngược pha. 4. Vận tốc truyền sóng không phụ thuộc A. Biên độ của sóng, bản chất của môi trường. B. Tần số của sóng, bản chất của môi trường. C. Bản chất của môi trường. D. Biên độ và tần số của sóng. 5. Chọn phát biểu đúng trong sóng hình sin: A. Chu kỳ dao động của một phần tử của môi trường có sóng truyền qua gọi là chu kỳ của sóng B. Đại lượng nghòch đảo chu kỳ của sóng gọi là tần số góc của sóng. C. Biên độ dao động của sóng là biên độ của tất cả phần tử trong môi trường đó. D. Vận tốc truyền năng lượng gọi là vận tốc của sóng. 6. Sóng dọc truyền được trong môi trường nào A. Rắn và lỏng. B. Rắn, lỏng và khí. C. Khí và chân không. D. Rắn và trên mặt môi trường lỏng. 7. Sóng truyền trên mặt nước có bước sóng 2,5m. Khỏang cách giữa hai điểm gần nhau nhất dao động ngược pha có giá trò nào? A. 0,25cm B. 2,5m C. 1,25m D. 1,5m 8.Một sóng có tần số 100 Hz truyền trong môi trường có vận tốc 40 m/s thì bước sóng: A. 0,25m B. 0,4m C. 1,5m D. 0,5m 9. Phát biểu nào sau đây là đúng ? 3 A. Hiện tượng giao thoa sóng xảy ra khi có hai sóng chuyển động ngược chiều nhau. B. Hiện tượng giao thoa sóng xảy ra khi có hai dao động cùng chiều, cùng pha gặp nhau. C. Hiện tượng giao thoa sóng xảy ra khi có hai sóng xuất phát từ hai nguồn dao động cùng pha, cùng biên độ. D. Hiện tượng giao thoa sóng xảy ra khi có hai sóng xuất phát từ hai tâm dao động cùng tần số, cùng phương và có độ lệc pha không đổi theo thời gian. 10.Chọn phát biểu đúng: A. Trong giao thoa sóng quỹ tích các điểm tại đó dao động triệt tiêu là các đường tròn đồng tâm gọi là vân giao thoa cực tiểu. B. Trong giao thoa sóng quỹ tích các diểm tại đó có dao động cực đại là các đường tròn đồng tâm được gọi là vân giao thoa cực đại. C. Cực đại giao thoa nằm tại các điểm có hiệu đường đi của hai sóng tới đó bằng một số nguyên lần bước sóng. D. Cưc tiểu giao thoa nằm tại các đểm có hiệu đường đi của hai sóng tới bằng một số lẽ lần bước sóng. 11. Hiện tượng giao thoa của 2 sóng là hiện tượng: A. Hai sóng kết hợp khi gặp nhau thì có những điểm ở đó chúng luôn luôn tăng cường lẫn nhau và có những điểm triệt tiêu nhau. B. Tạo thành các vân giao thoa là các đường tròn đồng tâm trên mặt nước. C. Hiện tượng 2 sóng có cùng phương tần số bất kỳ gặp nhau D. Tạo thành các vân giao thoa là các đường hyberbol có cùng một tiêu điểm 12. Hai nguồn phát sóng có cùng tần số, nằm tại hai điểm S 1 và S 2 . Tại các điểm nằm trên đường trung trực của S 1 S 2 sẽ luôn có cực đại giao thoa nếu hiệu số pha dao động của hai nguồn bằng bao nhiêu? A. 2 π B. π C. 2 3 π D. 2π 13. Trong thí nghiệm tạo vân giao thoa sóng trên mặt nước, người ta dùng nguồn dao động có tần số 50Hz và đo được khoảng cách giữa hai vân tối liên tiếp nằm trên đường nối hai tâm dao động là 2mm. Bước sóng của sóng trên mặt nước là bao nhiêu? A. λ = 1mm. B. λ = 2mm. C. λ = 4mm. D. λ = 8mm. 14. Trong thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt nước, hai nguồn kết hợp A, B dao động với tần số 20Hz, tại một điểm M cách A và B lần lượt là 16cm và 20cm, sóng có biên độ cực đại, giữa M và đường trung trực của AB có 3 dãy cực đại khác. Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là bao nhiêu? A. v = 20cm/s. B. v = 26,7cm/s. C. v = 40cm/s. D. v = 53,4cm/s. 15. Trong một thí nghiệm về giao thoa sóng trên mặt nước, hai nguồn sóng kết hợp S 1 và S 2 dao động với tần số 15Hz. Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là 30cm/s. Với điểm M có những khoảng d 1 , d 2 nào dưới đây sẽ dao động với biên độ cực đại? A. d 1 = 25cm và d 2 = 20cm. B. d 1 = 25cm và d 2 = 21cm. C. d 1 = 25cm và d 2 = 22cm. D. d 1 = 20cm và d 2 = 25cm. 16. Dùng một âm thoa có tần số rung f = 100Hz để tạo ra tại 2 điểm O 1 và O 2 trên mặt nước hai nguồn sóng cùng biên độ, cùng pha. Biết O 1 O 2 = 3cm. Một hệ gợn lồi xuất hiện gồm một gợn thẳng và 14 gợn hypebol mỗi bên. Khoảng cách giữa hai gợn ngoài cùng đo dọc theo O 1 O 2 là 2,8cm. Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là bao nhiêu? A. v = 0,1m/s. B. v = 0,2m/s. C. v = 0,4m/s. D. v = 0,8m/s. 17. Phát biểu nào sau đây là đúng ? A. Khi có sóng dừng trên dây đàn hồi thì tất cả các điểm trên dây đều dừng lại không dao động. B. Khi có sóng dừng trên dây đàn hồi thì nguồn phát sóng ngừng dao động còn các điểm trên dây vẫn dao động. C. Khi có sóng dừng trên dây đàn hồi thì trên dây có các điểm dao động mạnh xen kẽ với các điểm đứng yên. D. Khi có sóng dừng trên dây đàn hồi thì trên dây chỉ còn sóng phản xạ, còn sóng tới bò triệt tiêu. 18. Trong hệ thống dừng trên sợi dây, bước sóng là λ thì khoảng cách giữa 2 bụng sóng liên tiếp có giá trò: A. 1,5λ B. λ/4 C. λ/2 D. λ 19. Trong sóng dừng: 4 A. Bụng sóng là các điểm dao động với biên độ cực đại B. Nút sóng là các điểm dao động với biên độ cực đại C. Sóng tới và sóng phản xạ truyền theo phương vuông góc với nhau, khi gặp nhau chúng sẽ giao thoa tạo ra sóng dừng. D. Khoảng cách giữa hai nút sóng liên tiếp bằng một bước sóng 20. Chọn phát biểu đúng : A. Điều kiện để có sóng dừng trên 1 sợi dây có 1 đầu cố đònh, 1 đầu tự do là chiều dài của sợi dây phải là số lẻ lần λ/4. B. Điều kiện để có sóng dừng trên 1 sợi dây có 2 đầu cố đònh là chiều dài của sợi dây phải là số lẻ lần λ/4. C. Khi phản xạ trên vật cản cố đònh, sóng phản xạ luôn luôn cùng pha với sóng tới ở điểm phản xạ. D. Khi phản xạ trên vật cản tự do, sóng phản xạ luôn luôn ngược pha với sóng tới ở điểm phản xạ. 21. Một sợi dây đàn hồi AB được căng theo phương ngang, đầu A cố đònh, đầu B được rung nhờ một dụng cụ để tạo thành sóng dừng trên dây. Tần số rung là 100Hz và khoảng cách giữa hai nút sóng liên tiếp là d = 1cm. Tốc độ truyền sóng trên dây là: A. 200cm/s; B. 50cm/s; C. 75cm/s; D. 150cm/s. 22. Dây AB căng ngang dài 2 m, hai đầu AB cố đònh, tạo một sóng dừng trên dây với tần số 50Hz, trên đoạn AB thấy có 5 nút sóng. Vận tốc truyền sóng trên dây là A. 100 m/s B. 50 m/s C. 25 cm/s D. 12,5 cm/s 23. Chọn phát biểu đúng: A. Sóng âm không thể truyền được trong các vật rắn cứng, đá thép. B. Vận tốc truyền âm không phụ thuộc nhiệt độ. C. Sóng âm truyền trong nước với vận tốc lớn hơn trong không khí. D. Sóng âm truyền trong không khí với vận tốc lớn hơn trong chân không. 24. Vận tốc truyền âm trong cùng một môi trường phụ thuộc vào các yếu tố: A. Tần số của sóng. B. Bản chất của môi trường truyền. C. Cường độ của sóng. C. Biên độ của sóng. 25. Tai con người có thể nghe được những âm có tần số nằm trong khoảng nào dưới đây? A. Từ 10 Hz đến 10 2 Hz. B. Từ 10 3 Hz đến 10 4 Hz. C. Từ 10 4 Hz đến 10 5 Hz. D. Từ 10 5 Hz đến 10 6 Hz. 26. Một sóng cơ học có chu kì T = 10 -3 s lan truyền trong không khí. Sóng đó được gọi là A. sóng siêu âm. B. sóng âm. C. sóng hạ âm. D. Sóng ngang 27. Âm có cường độ I 1 có mức cường độ âm là 20 dB. Âm có cường độ I 2 có mức cường độ âm là 30 dB. Chọn hệ thức đúng: A. I 2 = 1,5I 1 B. I 2 = 10I 1 C. I 2 = 15I 1 D. I 2 = 100I 1 28. Âm cơ bản và hoạ âm bậc 2 do cùng một dây đàn phát ra có mối liên hệ với nhau như thế nào? A. Hoạ âm có cường độ lớn hơn cường độ âm cơ bản. B. Tần số hoạ âm bậc 2 lớn gấp dôi tần số âm cơ bản. C. Tần số âm cơ bản lớn gấp đôi tần số hoạ âm bậc 2. D. Tốc độ âm cơ bản lớn gấp đôi tốc độ hoạ âm bậc 2. 29. Sóng cơ học lan truyền trong không khí với cường độ đủ lớn, tai ta có thể cảm thụ được sóng cơ học nào sau đây? A. Sóng cơ học có tần số 10Hz. B. Sóng cơ học có tần số 30kHz. C. Sóng cơ học có chu kỳ 2,0µs. D. Sóng cơ học có chu kỳ 2,0ms. 30. Phát biểu nào sau đây là không đúng? A. Sóng âm là sóng cơ học có tần số nằm trong khoảng từ 16Hz đến 20kHz. B. Sóng hạ âm là sóng cơ học có tần số nhỏ hơn 16Hz. C. Sóng siêu âm là sóng cơ học có tần số lớn hơn 20kHz. D. Sóng âm thanh bao gồm cả sóng âm, hạ âm và siêu âm. 5 31. Độ cao của âm là một đặc trưng sinh lí của âm liên quan đến: A. tần số âm B. cường độ âm C. mức cường độ âm D. số các hoạ âm. 32. Âm sắc là một đặc trưng sinh lí của âm liên quan đến: A. tần số âm B. cường độ âm C. mức cường độ âm D. số các hoạ âm. 33. Hai âm có cùng độ cao nhưng có âm sắc khác nhau là do A. khác nhau về tần số B. độ to và độ cao khác nhau C. tần số, biên độ của các hoạ âm khác nhau. D. có số lượng và cường độ của các hoạ âm khác nhau. 34. Độ to của âm là một đặc trưng sinh lí của âm liên quan đến: A. tần số âm B. cường độ âm C. mức cường độ âm D. số các hoạ âm. 35. Âm sắc là đặc tính sinh lí cùa âm có thể giúp ta phân biệc được hai âm lọai nào: A. Cùng biên độ phát ra trước và sau bởi cùng một nhạc cụ B. Cùng tần số phát ra trước và sau bởi cùng một nhạc cụ C. Cùng biên độ phát ra trước và sau bởi 2 nhạc cụ khác nhau nhạc cụ D. Cùng tần số phát ra trước và sau bởi 2 nhạc cụ khác nhau ĐÁP ÁN. 1 B 11 A 21 A 31 A 2 C 12 D 22 B 32 D 3 C 13 C 23 C 33 D 4 D 14 A 24 B 34 C 5 A 15 B 25 B 35 D 6 B 16 B 26 B 7 C 17 C 27 B 8 B 18 C 28 B 9 D 19 A 29 D 10 C 20 A 30 D C. BÀI TẬP TỰ LUẬN : 1. Một người nhận thấy rằng khoảng cách giữa hai ngọn sóng biển liên tiếp là 5m và trong 76s có 20 ngọn sóng đi qua mặt trước mặt. Tính vận tốc truyền của sóng. ĐS: 1,25m/s 2. Đầu P của một dây đàn hồi dao động theo phương thẳng đứng với chu kì dao động 2s, biên độ dao động 5 cm. a) Biết rằng tại thời điểm t = 0 , điểm A ở vi trí cân bằng và đi lên. Viết phương trình dao động của P b) Dao động truyền trên dây với vận tốc 5 m/s. Viết phương trình dao động của điểm M trên dây cách P một khoảng 2,5 cm ĐS : a) u = 5cos (πt - 2 π ) cm b) u M = 5cos ( πt - π ) cm 3. Trong thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt nước, hai nguồn kết hợp S 1 và S 2 cách nhau 8 cm dao động với tần số 20Hz. Tại một điểm M trên mặt nước cách S 1 25 cm và cách S 2 20,5 cm, cóng có biên độ cực đại. Giữa M và đường trung trực của S 1 S 2 có hai dãy cực đại khác. a) Tính vận tốc truyền sóng trên mặt nước. b) Tìm số điểm dao động với biên độ cực đại trên đoạn S 1 S 2 . ĐS : a) v = 30 cm/s b) Trên đoạn S 1 S 2 có 11 điểm giao thoa cực đại 4. Một dây AB dài 1,80 m căng thẳng, nằm ngang, đầu B cố đònh, đầu A gắn với một bản rung với tần số 100 Hz tạo nên hệ sóng dừng. Kể cả hai đầu dây thì trên dây có tất cả 7 nút. Tính tốc độ truyền sóng trên dây. ĐS : 60 m/s 5. Một dây dài 20 cm, khi rung với một bụng thì phát ra âm với tần số 2000 Hz. Tính : a) Tốc độ truyền sóng trên dây. b) Nếu dây rung với ba bụng thì chu kì của sóng âm là bao nhiêu ? 6 ÑS : a) 800 m/s b) T’ ≈ 1,7.10 -4 s 7 . được trong chất rắn. • Sóng dọc là sóng trong đó các phần tử của môi trường dao động theo phương trùng với phương truyền sóng. Sóng dọc truyền được trong. truyền được trong các vật rắn cứng, đá thép. B. Vận tốc truyền âm không phụ thuộc nhiệt độ. C. Sóng âm truyền trong nước với vận tốc lớn hơn trong không khí.