BÀI 4. SÓNG DỪNG

KHỞI ĐỘNG

Câu hỏi: Một sợi dây đàn hồi có một đầu cố định. Làm cho dầu tự do của dây dao động thì có những lúc ta thấy trên dây xuất hiện những điểm đứng yên. Những điểm đứng yên này có giống với những điểm đứng yên trong hiện tượng giao thoa của sóng nước không? Vì sao dao động tại những điểm đó lại triệt tiêu nếu chỉ nhận sóng từ đầu dao động truyền đến?

Giải nhanh:

- Những điểm đứng yên này giống với những điểm đứng yên trong hiện tượng giao thoa của sóng nước.

- Tại những điểm dao động tại đó bị triệt tiêu là do sóng tới và sóng phản xạ tại điểm đó ngược pha với nhau.

I. HIỆN TƯỢNG SÓNG DỪNG TRÊN DÂY

Luyện tập 1: Hãy chỉ ra các nút sóng và các bụng sóng trên các Hình 4.1 và 4.2.

Giải nhanh:

Câu hỏi 1: Tiến hành thí nghiệm tạo sóng dừng trên dây và lập bảng ghi kết quả vào vở như mẫu Bảng 4.1.Nhận xét về mối liên hệ giữa tần số sóng trên dây và số bụng sóng quan sát được.

Giải nhanh

Nhận xét: Tần số trên dây tỉ lệ thuận với số bụng sóng.

II. GIẢI THÍCH SỰ TẠO TÀNH SÓNG DỪNG

Câu hỏi 2: Hãy chỉ ra vị trí các nút sóng trên Hình 4.4. Xác định khoảng cách giữa hai nút sóng liên tiếp.

Giải nhanh:

Vị trí các nút là những điểm không dao động.

Khi có sóng dừng trên dây, khoảng cách giữa hai nút liên tiếp bằng: Một nửa bước sóng.

Câu hỏi 3: Hãy chỉ ra vị trí các bụng sóng trên Hình 4.4. So sánh biên độ của sóng tổng hợp tại bụng sóng với biên độ của sóng tới.

Giải nhanh:

Biên độ của sóng tổng hợp tại bụng sóng thường lớn hơn biên độ của sóng tới.

Câu hỏi 4: Có thể nói sóng dừng trên dây là hiện tượng giao thoa sóng được không? Nếu có thì đây là giao thoa của những sóng nào?

Giải nhanh:

Sóng dừng là hiện tượng giao thoa sóng 

Giao thoa sóng của hai sóng đối pha và cùng tần số trên cùng một dây.

Luyện tập 2: Kiểm tra lại công thức (4.4) với kết quả của Bảng 4.1 thu được trong thí nghiệm quan sát sóng dừng trên dây đã thực hiện.

Giải nhanh:

Ở thí nghiệm trên ta dùng cần rung tạo ra vận tốc sóng là 12 m/s.

Với f = 10 Hz: λ = = = 1,2m do đó 1,2 = 2. hay AB = 2.

Với f = 10 Hz: λ = = = 0,8 m do đó 1,2 = 3. hay AB = 3.

Với f = 10 Hz: λ = = = 0,6 m do đó 1,2 = 4. hay AB = 4.

III. ĐO TỐC ĐỘ TRUYỀN ÂM

Câu hỏi 5: Từ công thức tính tốc độ sóng, hãy chỉ ra các đại lượng cần xác định khi muốn đo tốc độ truyền âm trong không khí.

Giải nhanh:

Ta thấy để đo tốc độ truyền âm trong không khí cần xác định được tần số của sóng âm f, bước sóng của sóng âm λ 

Câu hỏi 6: Đề xuất phương án ứng dụng hiện tượng sóng dùng để đo tốc độ truyền âm trong không khí:

• Vì sao một đầu của ống cộng hưởng cần dịch chuyển được? Tìm phương án giúp thay đổi độ dài của cột khí trong ống.

• Vì sao cần xác định các vị trí mà âm thanh thu được có cường độ nhỏ nhất hoặc lớn nhất?

• Nêu cách tính bước sóng của sóng âm qua các giá trị độ dài cột khí trong ống của những lần xác định được vị trí nút sóng

Giải nhanh:

• Một đầu của ống cộng hưởng cần dịch chuyển vì cần thay đổi chiều dài của cột khí trong ống cộng hưởng. Phương án thay đổi độ dài cột khí trong ống bằng cách sử dụng một pittong ở đầu ống, di chuyển pittong sẽ gián tiếp thay đổi chiều dài cột khí.

• Cần xác định các vị trí mà âm thanh thu được có cường độ nhỏ nhất hoặc lớn nhất để xác định vị trí các nút sóng và cung cấp thông tin về bước sóng của sóng âm.

• Công thức tính bước sóng của sóng âm là , 

Câu hỏi 7: Tiến hành thí nghiệm và lập bảng ghi kết quả như mẫu Bảng 4.2. Tính sai số của phép đo.

Giải nhanh:

Tiến hành thí nghiệm và có bảng kết quả như bài trên, sử dụng kết quả đó để tính sai số.

Với f = 650 Hz:

= 0,25 m

= = 0,50 m

= = 325 m/s

Sai số của d: = = 0,013

Sai số của tốc độ: = = 8,667

Vận dụng: Vì sao ở thí nghiệm tạo sóng dừng trong ống cộng hưởng nếu một đầu ống để hở thì khi có sóng dừng, ta có thể nghe được âm rất to tại đầu ống đó?

Giải nhanh:

Vì tại đầu hở đó là 1 bụng sóng, mà biên độ tại bụng là lớn nhất nên ta có thể nghe được âm rất to tại đầu ống đó.