Bài tập một sợi dây đàn hồi căng ngang đang có sóng dừng ổn định

Sóng dừng là loại sóng được hình thành nhờ sự giao thoa của 2 sóng ngược chiều (đó là sóng tới và sóng phản xạ), tạo ra được những điểm không dao động (điểm nút) và những điểm dao động cùng với biên độ cực đại (điểm bụng). Cùng tìm hiểu bài tập một sợi dây đàn hồi căng ngang đang có sóng dừng ổn định để hiểu rõ hơn về khái niệm này nhé.

CLICK XEM NGAY LỜI GIẢI CHI TIẾT!!!

Bài tập một sợi dây đàn hồi căng ngang đang có sóng dừng ổn định

Cùng giải bài tập Một sợi dây đàn hồi căng ngang, đang có sóng dừng ổn định. Trên dây A là một điểm nút, B là một điểm bụng gần A nhất, AB = 14 cm, gọi C là một điểm trong khoảng AB có biên độ bằng một nửa biên độ của B. Khoảng cách AC là?

Lời giải:

Giả sử biểu thức sóng tại nguồn OO (cách AA: OA=lOA=l) u=acosωtu=acosωt

Xét điểm CC cách AA: CA=dCA=d. Biên độ của sóng dừng tại CC:

aC=2asin2πdλaC=2asin2πdλ

Để =aaC=a  (bằng nửa biên độ của BB là bụng sóng): 

sin2πdλ=0,5sin2πdλ=0,5

→d=(112+ k)λ→d=(112+ k)λ

Với

λ=4AB=56cm.λ=4AB=56cm.

Điểm CC gần AA nhất ứng với k=0k=0

d=AC=λ/12=56/12=14/3cm.

Giải thích ý nghĩa của sóng dừng

một sợi dây đàn hồi căng ngang đang có sóng dừng ổn định+ Tại điểm có sóng (N): Lực đàn hồi giữa hai phần tử kề nhau tác dụng lên phần tử N luôn ngược chiều (T = -T ‘). Do đó, hợp lực tại điểm N bằng 0 nên N luôn đứng yên.

+ Ở bụng sóng (B): Lực đàn hồi giữa hai phần tử kề nhau tác dụng lên phần tử B có cùng giá trị (T = T ‘) và sinh ra lực dương theo phương của VTCB luôn hướng về B, do đó B dao động.

+ Tại phần tử nằm giữa bụng và nút (M): Lực đàn hồi giữa hai phần tử kề nhau tác dụng lên phần tử M có độ lớn khác nhau (T> T ‘). Do đó, hợp lực tại M khác 0 đối với các phần tử gần nút (P). Do đó, ta coi điểm P truyền cho M dao động.

Nhận xét

Tại điểm nút và điểm bụng, lực tác dụng lên nó bằng nhau, nghĩa là các phần tử lân cận sẽ không truyền dao động cho nó. Đồng thời, các phần tử giữa bụng và nút luôn chịu lực có độ lớn khác nhau nên ta cho rằng nó truyền dao động. Nói cách khác, năng lượng không thể truyền qua nốt và bụng mà chỉ trong phạm vi từ nút đến bụng nên gọi là sóng dừng.

Các tính chất chung của sóng dừng

một sợi dây đàn hồi căng ngang đang có sóng dừng ổn định+ Bụng sóng : Điểm rung với biên độ cực đại

Gọi A là biên độ của nguồn, biên độ của bụng là 2A và bề rộng của phần bụng sóng là 4A.

+ Nút sóng: Là điểm cố định và không dao động.

+ Bó sóng: là nhóm điểm dao động giữa 2 nút liên tiếp.

Các điểm dao động trong 1 bó luôn cùng pha.

Điểm dao động trong hai bó liên tiếp luôn ngược pha.

+ Thời gian ngắn nhất để dây duỗi thẳng (giữa 2 lần liên tiếp) là Δt = 0,5T.

Chú ý: 

-Sóng dừng là do nam châm điện dao động với tần số f, tần số của sóng là 2f.

-Khi dòng điện có tần số f chạy trong dây kim loại, dây kim loại nằm giữa hai cực từ của nam châm thì sóng dừng trên dây kim loại sẽ có tần số f.

-Mỗi điểm nằm giữa hai nút liên tiếp của một sóng dừng dao động cùng pha và có biên độ không đổi khác nhau.

-Mỗi điểm ở hai phía của nút cố định dao động ngược chiều nhau.

-Nếu đầu dây nối với âm thoa thì đầu dây đó coi như một nút thắt.

Tổng kết

Bài trên là lời giải cho dạng bài tập một sợi dây đàn hồi căng ngang đang có sóng dừng ổn định. Trên dây A là một điểm nút, B là một điểm bụng gần A nhất, AB = 14 cm, gọi C là một điểm trong khoảng AB có biên độ bằng một nửa biên độ của B. Khoảng cách AC là bao nhiêu? Hy vọng với đáp án trên sẽ giải đáp được băn khoăn cho mọi người.

Related Articles

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Stay Connected

21,982FansLike
0FollowersFollow
0SubscribersSubscribe
- Advertisement -

Latest Articles