BÀI 9: SÓNG DỪNG

I. SỰ PHẢN XẠ SÓNG

*Thảo luận 1 (SGK – tr56)

- Đầu dây cố định: Sóng phản xạ đổi chiều biến dạng tại điểm phản xạ (li độ của sóng phản xạ ngược dấu với li độ của sóng tới tại điểm phản xạ).

- Đầu dây tự do: Sóng phản xạ không đổi chiều biến dạng tại điểm phản xạ (li độ của sóng phản xạ cùng dấu với li độ của sóng tới tại điểm phản xạ).

*Kết luận

- Khi gặp vật cản, sóng sẽ bị phản xạ. Sóng được truyền từ nguồn phát điện đến vật cản được gọi là sóng tới, sóng được truyền ngược lại từ vật cản được gọi là sóng phản xạ.

- Sóng phản xạ có cùng tần số và bước sóng với sóng tới.

- Trong trường hợp đầu dây cố định, tại điểm phản xạ, sóng phản xạ ngược pha với sóng tới; trong trường hợp đầu dây tự do, sóng phản xạ cùng pha với sóng tới.

II. HIỆN TƯỢNG SÓNG DỪNG

1. Thí nghiệm khảo sát hiện tượng sóng dừng

*Thảo luận 2 (SGK – tr57)

- Học sinh tự làm thí nghiệm, thu được các kết quả về số điểm cực đại, số điểm cực tiểu và rút ra mối liên hệ.

- Kết quả thí nghiệm cho thấy số lượng điểm dao động với biên độ cực đại và cực tiểu tỉ lệ thuận với tần số của máy phát tần số.

2. Giải thích hiện tượng sóng dừng

*Thảo luận 3 (SGK – tr57)

Khi truyền trên dây, sóng tới và sóng phản xạ gặp nhau tạo ra hiện tượng giao thoa bởi chúng là hai sóng kết hợp. Do đó, khi hai sóng tăng cường nhau trên dây xuất hiện các điểm dao động với biên độ cực đại tương ứng với các bụng sóng và khi hai sóng làm suy yếu nhau trên dây xuất hiện những điểm đứng yên tương ứng với các nút sóng (do sóng tới và sóng phản xạ có cùng biên độ).

*Kết luận 

- Sóng dừng là sóng có các nút sóng và bụng sóng cố định trong không gian.

- Khi có hiện tượng sóng dừng, trên dây xuất hiện những điểm dao động với biên độ cực đại được gọi là bụng sóng và những điểm đứng yên được gọi là nút sóng.

- Vị trí các bụng sóng được xác định bằng biểu thức:

d=(k+$\frac{1}{2}$)$\frac{\lambda }{2}$  (k = 0, 1, 2,…)

- Vị trí các nút sóng được xác định bằng biểu thức:

d=k$\frac{\lambda }{2}$  (k = 0, 1, 2,…)

trong đó, d là khoảng cách từ một điểm trên dây đến một đầu dây.

- Bụng sóng và nút sóng xen kẽ và cách đều nhau. Dọc theo dây, hai nút sóng liên tiếp hoặc hai bụng sóng liên tiếp cách nhau một khoảng bằng nửa bước sóng.

III. ĐIỀU KIỆN ĐỂ CÓ SÓNG DỪNG

1. Trường hợp sợi dây có hai đầu cố định

- Đối với sợi dây có hai đầu cố định, ta đã biết khoảng cách giữa hai nút sóng liên tiếp bằng nửa bước sóng. Do đó ta có điều kiện xuất hiện sóng dừng trong trường hợp này là:

l=n$\frac{\lambda }{2}$=n$\frac{v}{2f}$ (n = 1, 2, 3,…)

với v là tốc độ truyền sóng trên dây.

*Luyện tập (SGK – tr60)

a) Chiều dài sợi dây có hai đầu cố định khi xảy ra hiện tượng sóng dừng:

l=n$\frac{\lambda }{2}$=n$\frac{v}{2f}$

Khi gảy đàn phát ra âm cơ bản f nên n = 1.

Thay số: 0,64=1.$\frac{422}{2f}$ => f≈329,69 Hz.

b) Tần số âm cơ bản trong trường hợp này: 0,64-0,037=1.$\frac{422}{2f}$ => f≈349,92 Hz.

2. Trường hợp sợi dây có một đầu cố định, một đầu tự do

- Khi sợi dây có một đầu cố định, một đầu tự do, ta đã biết sóng phản xạ khi gặp vật cản tự do cùng pha so với sóng tới. Khoảng cách giữa một bụng sóng và một nút sóng liền kề là $\frac{\lambda }{4}$. Do đó ta có điều kiện xuất hiện sóng dừng trong trường hợp này là:

l=(2n+1)$\frac{\lambda }{4}$=m$\frac{v}{4f}$  (m = 1, 3, 5,…)

*Luyện tập (SGK – tr61)

a) Sóng dừng trong trường hợp sợi dây có một đầu cố định, một đầu tự do.

Chiều dài dây thoả mãn công thức:

l=(2n+1)$\frac{\lambda }{4}$=(2n+1)$\frac{v}{4f}$

Do ngoài đầu A, trên dây xuất hiện thêm 1 nút nên trên dây chỉ có 1 bó sóng, chọn n = 1.

b) Để có thêm một nút sóng thì trên dây lúc này xuất hiện 2 bó sóng. Chọn n = 2.

1,2=(2.2+1)$\frac{20}{4.f'}$ => f’ = 20,8 Hz.