Vat ly 12.020

Khái niệm: Sóng Là những dao động cơ học lan truyền trong môi trường vật chất theo thời gian ngang Là sóng có phương dao động vuông góc với phương truyền sóng dọc Là sóng có phương dao đ

Chơng 2:Sóng cơ học ÂM HọC

1 Sóng cơ học:

a Khái niệm:

Sóng Là những dao động cơ học lan truyền trong môi trường vật chất theo thời gian

ngang Là sóng có phương dao động vuông góc với phương truyền sóng dọc Là sóng có phương dao động trùng với phương truyền sóng

b Các đại l ư ợng đặc tr ưng cho sóng:

Chu kì

sóng Là khoảng thời gian ngắn nhất mỗi phần tử môi trường

có sóng truyền qua thực hiện một dao động 1

T f



Tần số

sóng Là số dao động mà mỗi phần tử môi trường thực hiện

được trong một đơn vị thời gian

Bước sóng +Là khoảng cách ngắn nhất giữa hai điểm trên cùng một

phương truyền sóng dao động cùng pha với nhau

+ Là quãng đường mà sóng truyền đi được trong thời gian một chu kì dao động của sóng

v T





v vT f

Vận tốc

sóng Là vận tốc truyền pha dao động.

Biên độ

sóng Biên độ sóng là biên độ dao động của phần tử vật chất tại điểm khảo sát khi có sóng truyền qua - Những phần tử càng xa nguồn, năng lượng mà sóng truyền tới càng

nhỏ

+ Sóng là sóng cầu: Năng lượng truyển sóng ( giảm) tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách tới nguồn + Sóng là sóng phẳng: Năng lượng truyền sóng( giảm) tỉ lệ nghịch với khoảng tới nguồn

+ Sóng truyền trên một đường thẳng thì năng lượng truyển qua mọi điểm

là như nhau

Năng

lượng sóng

+ Sóng làm cho các phần tử môi trường có sóng truyền qua dao động nên sóng mang năng lượng

+ Quá trình truyền sóng là quá trình truyền năng lượng

2 Âm học:

a Dao động âm và sóng âm:

- Dao động âm là dao động cơ học có tần số từ 16 Hz – 20 000 Hz ( 20 kHz).

- Sóng âm là sóng cơ học có tần số từ 16 Hz – 20 000Hz.

- Sóng siêu âm: là sóng có tần số f > 20 kHz Có một số loài vật như: Cào cào; Dơi; Cá

voi… Có thể phát ra và cảm nhận được sóng siều âm

- Sóng hạ âm: là sóng có tần số f < 16 Hz.

 Tai người không thể cảm nhận được sóng hạ âm và sóng siêu âm hay sóng siêu âm và sóng hạ âm không gây ra cảm giác âm đối với tai ta

b Môi trường truyền âm Vận tốc âm:

- Môi trường truyền âm:

+ Âm truyền được trong mọi môi trường vật chất đàn hồi: rắn, lỏng, khí

+ Âm không truyền được trong chân không

- Vận tốc:

+ Phụ thuộc vào tính đàn hồi và mật độ của môi trường, nhiệt độ của môi trường…:

vrắn > vlỏng > vkhí

+ Các chất nhẹ, mềm, xốp truyền âm kém

 Chú ý: Khi sóng truyền qua hai môi trư ờng có tính chất khác nhau thì vận tốc thay

đổi nên bước sóng cũng thay đổi Tuy nhiên chu kỳ T, tần số f và tốc độ góc  thì không

đổi.

c Các đặc trưng vật lí của âm:

- Tần số: f = 16 Hz – 20 kHz

- Vận tốc âm khoảng 340 m/s trong không khí đến vài nghìn m/s trong chất rắn

vT f

   (m).

- Năng lượng âm – Cường độ âm – Mức cường độ âm:

+ Cường độ âm (I): tại 1 điểm là năng lượng truyền trong một đơn vị thời gian qua một

đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền âm Đơn vị : W/m2

+ Mức cường độ âm(L): là đại lượng đo bằng log của tỷ lệ số giữa cường độ I tại điểm

đang xét và cường độ âm chuẩn I0 của âm ( I0 = 10 – 12 W/m2)

0 ( ) lg I

L B

I



Mức cường độ âm có đơn vị là: Ben (B), đơn vị khác là dexiBen (dB): 1

1 10

0 ( ) 10 lg I

L dB

I



d Các đặc tính sinh lí của âm:

+ Độ cao của âm: là đặc tính sinh lí của âm, nó phụ thuộc vào đặc tính vật lí của âm là

tần số

- Nếu f nhỏ: Âm là âm trầm

- Nếu f lớn: Âm là âm cao (bổng)

+ Âm sắc: Là đặc tính sinh lí của âm, nó phụ thuộc vào đặc tính vật lí của âm là biên độ

và tần số

+ Độ to của âm: là đặc tính sinh lí của âm, nó phụ thuộc vào đặc tính vật lí của âm là

mức cường độ âm L và tần số âm

e Ngưỡng nghe, ngưỡng đau và miền nghe được:

- Ngưỡng nghe: Muốn gây cảm giác âm thì cường độ âm phải lớn hơn giá trị cực tiểu nào đó gọi là ngưỡng nghe

+ ngưỡng nghe phụ thuộc vào tần số: Cụ thể khi f = 100 Hz thì ngưỡng nghe I = 10 – 12

W/m2; Khi tần số f = 50 Hz thì ngưỡng nghe I = 10 – 7 W/m2

+ Tai người rất thính với những âm thanh có tần số f = 1000 – 5000 Hz mà giọng nói của phụ nữ có tần số nằm trong khoảng này nên các đài phát thanh thường dùng phát thanh viên là nữ

+ Âm cao nghe rõ hơn âm trầm

- Ngưỡng đau: Khi cường độ âm I  W/m10 2 với mọi tần số của sóng âm, tai ta có một cảm giác đau đớn, nhức nhối gọi là ngưỡng đau

- Miền nghe được: Miền từ ngưỡng nghe đến ngưỡng đau gọi là miền nghe được.

f Nguồn âm và hộp cộng hưởng:

- Nguồn âm: là những vật dao động phát ra âm thanh VD: dây đàn rung động, cột không

khí trong cây sáo, kèn trống, mõ…

- Hộp cộng hưởng: Hộp rỗng có khả năng cộng hưởng đối với nhiều tần số khác nhau.

3 Hiện tượng giao thoa và sóng dừng:

a Hiện tượng giao thoa:

- Hai sóng kết hợp: là hai sóng có cùng tần số, cùng pha hoặc có độ lệch pha không đổi.

- Định nghĩa hiện tượng giao thoa: là sự tổng hợp hai hay nhiều sóng kết hợp trong

không gian, trong đó có những chỗ cố định biên độ sóng được tăng cường hoặc giảm bớt + Độ lệch pha của hai sóng truyền từ hai nguồn truyền tới một điểm M là:



- Điểm có biên độ cực đại khi:   2k  d2 d1k k    0, 1, 2, 3

- Điểm có biên độ cực tiểu khi: 2 1 2 1 2 1

2

b Sóng dừng: Sóng có các nút và bụng cố định trong không gian.

- Những điểm cách đầu cố định một số nguyên lần nửa bước sóng thì là một nút sóng

2

x k 

- Những điểm cách đầu cố định một số lẻ lần 1

4bước sóng thì là một bụng sóng:

2 1

4

II Các dạng toán thường gặp:

Dạng 1: Viết phương trình sóng tại điểm M trên phương truyền sóng các nguồn O

đoạn x = OM

Dạng 2: Xác định trạng thái dao động của điểm M (Cực đại hay cực tiểu) bất kì trong

miền giao thoa hai sóng

Dạng 3: Giao thoa với hai nguồn kết hợp S1 và S2 Tìm số gợn lồi (số dao động cực

đại) và số gợn lõm (số dao động cực tiểu) trên S1S2

Dạng 4: Xác định điều kiện để có sóng dừng Suy ra số điểm bụng, số điểm nút.