Vật lý 12 Bài 9: Sóng dừng

2.1.1. Phản xạ của sóng trên vật cản cố định

• Khi phản xạ trên vật cản cố định, sóng phản xạ luôn luôn ngược pha với sóng tới ở điểm phản xạ.

2.1.2. Phản xạ của sóng trên vật cản tự do.

• Khi phản xạ trên vật cản tự do, sóng phản xạ luôn luôn cùng pha với sóng tới ở điểm phản xạ.

2.2.1. Định nghĩa sóng dừng

• Sóng truyền trên sợi dây trong trường hợp xuất hiện các nút và các bụng gọi là sóng dừng.

• Chú ý : Các vị trí bụng là cực đại của biên độ, các vị trí nút là cực tiểu của biên độ.

2.2.2. Sóng dừng trên sợi dây có hai đầu cố định.

• Đối với sợi dây có hai đầu cố định: 

  • Số bó sóng: k

  • Số nút sóng: k + 1

  • Số bụng sóng: k

\(\Rightarrow \lambda = \frac{2\ell }{k} \Rightarrow \lambda _{max } = 2 \ell \ (Khi \ k = 1)\)

• Điều kiện để có sóng dừng trên sợi dây có hai đầu cố định :

\(l = k\frac{\lambda }{2}\)

• Điều kiện để có sóng dừng trên một sợi dây có hai đầu cố định là chiều dài của sợi dây phải bằng một số nguyên lần nữa bước sóng.

2.2.3. Sóng dừng trên một sợi dây có một đầu cố định, một đầu tự do.

• Đối với sợi dây có một đầu cố định, một đầu tự do

  • Số bó sóng: k

  • Số nút sóng: k + 1

  • Số bụng sóng: k + 1

⇒ \(\lambda = \frac{4\ell}{2k + 1} \Rightarrow \lambda _{max} = 4 \ell \ (Khi \ k = 0)\) 

• Điều kiện có sóng dừng: 

​\(l=(2k+1)\frac{\lambda }{2}\)

• Điều kiện để có sóng dừng trên một sợi dây có một đầu cố định, một đầu tự do là chiều dài của sợi dây phải bằng một số lẻ lần \(\frac{\lambda }{4}\)

Bài 1 

Một sợi dây AB có chiều dài 13cm, đầu A gắn vào một nhánh âm thoa còn đầu B dao động tự do. Cho âm thoa dao động theo phương ngang với tần số \(f\) = 20Hz, ta thấy trên dây có sóng dừng với 7 nút sóng (kể cả A). Tốc độ truyền sóng trên dây bằng bao nhiêu? 
Hướng dẫn giải:

• Vì sóng dừng xảy ra với một đầu là nút và một đầu tự do nên 

\(l=(2k+1)\frac{\lambda }{4} \Leftrightarrow 13=(2.(7-1)+1)\frac{\lambda }{4} \rightarrow \lambda =4(cm) \rightarrow v=\lambda .f=80 (\frac{cm}{s})\)

Bài 2: 

Trên sợi dây dài 2 m đang có sóng dừng với tần số 100 Hz. Người ta thấy ngoài 2 đầu dây cố định còn có 3 điểm khác luôn đứng yên. Tìm tốc độ truyền sóng?

Hướng dẫn giải:

• Ta có: \(\ell = 2 \ m; \ f = 100\ Hz\)

• Trên dây có 5 nút cùng với gỉa thiết hai đầu cố định: ⇒ k = 4

\(\ell = k\frac{\lambda }{2} \Rightarrow \lambda = \frac{2 \ell}{k} = \frac{2.2}{4} = 1\ (m)\)

\(\rightarrow v = \lambda .f = 100\ m/s\)

Bài 3:

Sợi dây AB dài 1 m, đầu A cố định, đầu B dao động với tần số thay đổi được và được xem là nút sóng. Ban đầu trên dây có sóng dừng, nếu tăng tần số thêm 30 Hz thì số nút trên dây tăng thêm 5 nút. Tìm tốc độ truyền sóng?

Hướng dẫn giải:

• Ta có: \(\ell = 1\ m\)

• Ban đầu: \(\ell = k\frac{\lambda }{2} = k = \frac{v}{2f}\)

\(\Rightarrow f = k\frac{v}{2 \ell } \ (1)\)

• Nếu f + 30 và trên dây tăng 5 nút (⇒ tăng 5 bó sóng)

\(\Rightarrow f + 30 =(k + 5) \frac{v}{2 \ell }\)
\(\Leftrightarrow 30 = 5 \frac{v}{2 \ell }\)

• Từ (1): \(f = k\frac{v}{2 \ell}\)

\(\Rightarrow 30 = 5\frac{v}{2 \ell} \Rightarrow v = \frac{60.1}{12}\ m/s\)= 5m/s

Qua bài giảng Sóng dừng này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như : 

• Trình bày được bản chất của sự phản xạ sóng.

• Nắm được định nghĩa sóng dừng.

• Vận dụng công thức để hoàn thành bài tập

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lý 12 Bài 9 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

• Câu 1:

  Khi có sóng dừng trên một sợi dây đàn hồi thì

  • A. Khoảng cách giữa điểm nút và điểm bụng liền kề là một nửa bước sóng
  • B. Khoảng cách giữa 2 điểm bụng liền kề là một bước sóng
  • C. Hai điểm đối xứng với nhau qua một điểm nút sẽ có cùng biên độ dao động
  • D. Tất cả các phần tử trên dây đều đứng yên

• Câu 2:

  Sóng dừng được hình thành bởi

  • A. Sự giao thoa của một sóng tới và sóng phản xạ của nó cùng truyền theo một phương
  • B. Sự giao thoa của hai sóng kết hợp
  • C. Sự tổng hợp trong không gian của hai hay nhiều sóng kết hợp
  • D. Sự tổng hợp của sóng tới và sóng phản xạ truyền khác phương

• Câu 3:

  Điều kiện xảy ra sóng dừng trên sợi dây đàn hồi một đầu cố định, một đầu tự do là (Với l là chiều dài sợi dây ) : 

   

  • A. l = \(\frac{k\lambda }{2}\)
  • B. \(\lambda = \frac{l}{k+\frac{1}{2}}\)
  • C. l = (2k + 1)λ
  • D. \(\lambda = \frac{4l}{2k+1}\)

• Câu 4:

  Trên một sợi dây dài 2 m đang có sóng dừng với tần số 100 Hz, người ta thấy ngoài hai đầu cố định còn có 3 điểm khác luôn đứng yên. Vận tốc truyền sóng trên dây là bao nhiêu ?

   

  • A. 100 m/s
  • B. 10 m/s
  • C. 150 m/s  
  • D. 200 m/s

• Câu 5:

  Điều kiện xảy ra sóng dừng trên sợi dây đàn hồi hai đầu cố định là:

  • A. Chiều dài bằng \(\frac{1}{4}\) bước sóng 
  • B. Bước sóng gấp đôi chiều dài dây
  • C. Chiều dài dây bằng bội số nguyên lần nửa bước sóng
  • D. Bước sóng bằng số lẻ lần chiều dài dây

Câu 6- Câu 15: Xem thêm phần trắc nghiệm để làm thử Online 

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lý 12 Bài 9 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Bài tập 9.7 trang 24 SBT Vật lý 12

Bài tập 9.8 trang 25 SBT Vật lý 12

Bài tập 9.9 trang 25 SBT Vật lý 12

Bài tập 9.10 trang 25 SBT Vật lý 12

Bài tập 9.11 trang 25 SBT Vật lý 12

Bài tập 9.12 trang 25 SBT Vật lý 12

Bài tập 9.13 trang 26 SBT Vật lý 12

Bài tập 9.14 trang 26 SBT Vật lý 12

Bài tập 1 trang 83 SGK Vật lý 12 nâng cao

Bài tập 2 trang 83 SGK Vật lý 12 nâng cao

Bài tập 3 trang 83 SGK Vật lý 12 nâng cao

Bài tập 4 trang 83 SGK Vật lý 12 nâng cao

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!