Phương pháp giải một số dạng bài tập về sóng cơ và sự truyền sóng cơ

I. Phương pháp giải bài tập sóng cơ - Các đại lượng đặc trưng cơ bản của sóng cơ học

Phương pháp:

- Chu kỳ (left( T right)) , vận tốc (left( v right)) , tần số (left( f right)) , bước sóng ((lambda )) liên hệ với nhau :

(f = frac{1}{T};lambda = vT = frac{v}{f};v = frac{{Delta s}}{{Delta t}}) với (Delta s) là quãng đường sóng truyền trong thời gian (Delta t).

- Quan sát hình ảnh sóng có n ngọn sóng liên tiếp thì có n - 1 bước sóng. Hoặc quan sát thấy từ ngọn sóng thứ n đến ngọn sóng thứ m (m > n) có chiều dài l thì bước sóng: (lambda = frac{l}{{m - n}})

- Số lần nhô lên trên mặt nước là N trong khoảng thời gian t giây thì (T = frac{t}{{N - 1}})

- Độ lệch pha giữa hai điểm cách nguồn một khoảng xM, xN:

II. Phương pháp giải bài tập sóng cơ - Phương trình sóng cơ

1. Xác định biên độ, li độ, vận tốc dao động sóng cơ

(VD: điểm N) xác định trạng thái dao động của điểm khác ta tiến hành như sau:

Nếu điểm đó sau N ( theo phương truyền sóng), ví dụ là điểm K, khi đó K sẽ trễ pha hơn N góc (Delta varphi = 2pi dfrac{{Delta d}}{lambda }) với (Delta d = {rm{ }}NK). Từ N quay góc (Delta phi ) theo chiều kim đồng hồ ta sẽ xác định được trạng thái của K.

Nếu điểm cần tìm trước N (theo phương truyền sóng), ví dụ là M, ta cũng tính (Delta varphi ) theo công thức trên với (Delta d = MN) , từ N quay theo chiểu ngược kim đồng hồ góc (Delta varphi ) ta được M

2. Viết phương trình dao động tại một điểm trên phương truyền sóng

Bài tập ví dụ: Một sóng ngang truyền từ M đến O rồi đến N trên cùng một phương truyền song với vận tốc v = 18 m/s. Biết MN = 3 m và MO = ON, phương trình sóng tại O là ({u_O} = 5cos left( {4pi t - frac{pi }{6}} right)left( {cm} right)). Viết phương trình sóng tại M và N.

Hướng dẫn giải

Ta có: (omega = 4pi Rightarrow T = frac{{2pi }}{{4pi }} = 0,5{rm{s}})

Bước sóng: (lambda = v.T = 18.0,5 = 9m)

Vì M ở trước O theo chiều truyền sóng nên:

({u_M} = 5cos left( {4pi t - frac{pi }{6} + frac{{2pi .MO}}{lambda }} right) = 5cos left( {4pi t - frac{pi }{6} + frac{pi }{3}} right) = 5cos left( {4pi t + frac{pi }{6}} right)left( {cm} right))

N ở sau O nên:

({u_N} = 5cos left( {4pi t - frac{pi }{6} - frac{{2pi .NO}}{lambda }} right) = 5cos left( {4pi t - frac{pi }{6} - frac{pi }{3}} right) = 5cos left( {4pi t - frac{pi }{2}} right)left( {cm} right))

III. Giải bài tập sóng cơ - Đồ thị sóng cơ học

1. Biên độ, chu kì sóng và bước sóng

2. Trạng thái chuyển động của các phần tử môi trường

Theo phương truyền sóng, các phần tử môi trường ở trước một đỉnh sóng gần nhất sẽ chuyển động đi xuống, các phần tử môi trường ở sau đỉnh gần nhất sẽ chuyển động đi lên.