Cách xác định các đại lượng đặc trưng của sóng

1. Phương pháp

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

 với Δs là quãng đường sóng truyền trong thời gian Δt.

    + 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 

    + Số lần nhô lên trên mặt nước là N trong khoảng thời gian t giây thì 

- Độ lệch pha: Độ lệch pha giữa 2 điểm nằm trên phương truyền sóng cách nhau khoảng d là 

- Nếu 2 dao động cùng pha thì 

- Nếu 2 dao động ngược pha thì 

- Nếu 2 dao động vuông pha thì

2. Ví dụ

Ví dụ 1: Một người ngồi ở bờ biển trông thấy có 10 ngọn sóng qua mặt trong 36 giây, khoảng cách giữa hai ngọn sóng là 10m. Tính tần số sóng biển và vận tốc truyền sóng biển.

Hướng dẫn:

Xét tại một điểm có 10 ngọn sóng truyền qua ứng với 9 chu kì. T= 36/9 = 4s. Xác định tần số dao động. f = 1/T = 1/4 = 0,25 Hz. Vận tốc truyền sóng: v = λ/T = 10/4 = 2,5(m/s) .

Ví dụ 2: Dao động âm có tần số f=500Hz, biên độ A=0,25mm, được truyền trong không khí với bước sóng λ = 70cm. Tìm:

a. Vận tốc truyền sóng âm.

b. Vận tốc dao động cực đại của các phân tử không khí.

Hướng dẫn:

f = 500 Hz, A = 0,25mm = 0,25.10^-3, λ = 70cm = 0,7 m, v = ?, v_max = ?

a) λ = v/f ⇒ v = λ.f = 0,7.500 = 350 m/s

b) v_max = ωA = 2πf.A = 0,785 m/s

•Lưu ý: Thống nhất đơn vị giữa các đại lượng.

Ví dụ 3: Một sóng cơ truyền trên một sợi dây đàn hồi rất dài. Phương trình sóng tại một điểm trên dây: u = 4cos(20πt - πx/3)(mm).Với x: đo bằng met, t: đo bằng giây. Tốc độ truyền sóng trên sợi dây có giá trị bằng bao nhiêu?

Hướng dẫn:

Ví dụ 4: Một nguồn dao động điều hoà với chu kỳ 0,04s. Vận tốc truyền sóng bằng 200cm/s. Hai điểm nằm trên cùng một phương truyền sóng và cách nhau 6 cm, thì có độ lệch pha:

Hướng dẫn:

Ví dụ 5: Một nguồn O phát sóng cơ có tần số 10hz truyền theo mặt nước theo đường thẳng với V = 60 cm/s. Gọi M và N là điểm trên phương truyền sóng cách 0 lần lượt 20 cm và 45cm. Trên đoạn MN có bao nhiêu điểm dao động lệch pha với nguồn 0 góc π/3.

Hướng dẫn:

-Độ lệch pha của nguồn 0 và điểm cách nó một khoảng d là : Δφ = 2πd/λ

Ví dụ 6: Một sợi dây đàn hồi rất dài có đầu A dao động với tần số f và theo phương vuông góc với sợi dây. Biên độ dao động là 4cm, vận tốc truyền sóng trên đây là 4 (m/s). Xét một điểm M trên dây và cách A một đoạn 28cm, người ta thấy M luôn luôn dao động lệch pha với A một góc  với k = -1, -2, 0, 1, 2. Tính bước sóng λ? Biết tần số f có giá trị trong khoảng từ 22Hz đến 26Hz.

Hướng dẫn: