Sóng Dừng Là Gì? Điều Kiện để Có Sóng Dừng, Khoảng Cách Giữa Nút ...

Vậy sóng dừng là gì? điều kiện nào để có sóng dừng trên 1 sợi dây chiều dài l có 2 đầu cố định? Khoảng cách giữa nút và bụng của sóng dừng được tính theo công thức nào? chúng ta hãy cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây.

I. Sự phản xạ của sóng

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. 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.

II. Sóng dừng

- Sóng truyền trên sợi dây trong trường hợp xuất hiện các nút (điểm luôn luôn đứng yên) và các bụng (điểm luôn luôn dao động với biên độ cực đại) gọi là sóng dừng.

1. Sóng dừng trên một sợi dây có hai đầu cố định

- 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 nửa bước sóng:

  với (k = 1, 2, 3,...)

- Trong đó:

 l: chiều dài dây

 k: số bụng sóng

 k + 1: số nút sóng

 k: số bó sóng.

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

- 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 λ/4:

 . với (k = 0, 1, 2, ...)

- Trong đó:

 l: chiều dài dây

 k + 1: số bụng sóng

 k + 1: số nút sóng

 k: số bó sóng.

III. Bài tập về Sóng dừng, tính bước sóng

* Bài 1 trang 49 SGK Vật Lý 12: Sự phản xạ của sóng trên vật cản cố định có đặc điểm gì?

° Lời giải bài 1 trang 49 SGK Vật Lý 12: 

- Khi phản xạ trên vật cản cố định thì sóng phản xạ ngược pha với sóng tới tại điểm phản xạ cố định.

* Bài 2 trang 49 SGK Vật Lý 12: Sự phản xạ của sóng trên vật cản tự do có đặc điểm gì?

° Lời giải bài 2 trang 49 SGK Vật Lý 12: 

- Khi phản xạ trên vật cản tự do thì sóng phản xạ cùng pha với sóng tới tại điểm phản xạ tự do.

* Bài 3 trang 49 SGK Vật Lý 12: Sóng dừng được tạo thành vì nguyên nhân gì?

° Lời giải bài 3 trang 49 SGK Vật Lý 12: 

- Sóng dừng được tạo thành là do sự giao thoa giữa sóng tới và sóng phản xạ.

* Bài 4 trang 49 SGK Vật Lý 12: Nút, bụng của sóng dừng là gì?

° Lời giải bài 4 trang 49 SGK Vật Lý 12: 

- Nút dao động là điểm tại đó, dao động tổng hợp của sóng tới và sóng phản xạ triệt tiêu nhau, có biên độ bằng 0 (không dao động).

- Bụng dao động là điểm tại đó, dao động tổng hợp của sóng tới và sóng phản xạ có biên độ cực đại (bằng tổng biên độ của hai nguồn).

* Bài 5 trang 49 SGK Vật Lý 12: Nêu điều kiện để có sóng dừng trên một sợi dây có hai đầu cố định?

° Lời giải bài 5 trang 49 SGK Vật Lý 12: 

- Điều kiện để có sóng dừng trên một sợi dây có hai đầu cố định là chiều dài sợi dây bằng một số nguyên lần nửa bước sóng: l = k.(λ/2); (k là các số nguyên dương).

* Bài 6 trang 49 SGK Vật Lý 12: Nêu điều kiện để có sóng dừng trên một sợi dây có một đầu cố định, một đầu tự do?

° Lời giải bài 6 trang 49 SGK Vật Lý 12: 

- Điều kiện để có sóng dừng trên một sợi dây dài có một đầu cố định, một đầu tự do là chiều dài của một sợi dây phải bằng một lẻ lần λ/4: l = (2k+1)(λ/4)

* Bài 7 trang 49 SGK Vật Lý 12: Chọn câu đúng. Tại điểm phản xạ thì sóng phản xạ:

A. luôn ngược pha với sóng tới

B. ngược pha với sóng tới nếu vật cản là cố định

C. ngược pha với sóng tới nếu vật cản là tự do.

D. cùng pha với sóng tới nếu vật cản là cố định

° Lời giải bài 7 trang 49 SGK Vật Lý 12: 

¤ Chọn đáp án: B.ngược pha với sóng tới nếu vật cản là cố định

- Nếu sóng tới gặp một vật cản cố định thì tại điểm phản xạ sóng tới ngược pha với sóng phản xạ.

* Bài 8 trang 49 SGK Vật Lý 12: Chọn câu đúng. Trong hệ sóng dừng trên một sợi dây, khoảng cách giữa hai nút hoặc hai bụng liên tiếp bằng:

A. một bước sóng

B. hai bước sóng

C. một phần tư bước sóng.

D. một nửa bước sóng

° Lời giải bài 8 trang 49 SGK Vật Lý 12: 

¤ Chọn đáp án: D.một nửa bước sóng

- Trong sóng dừng, khoảng cách giữa hai bụng hoặc hai nút liên tiếp bằng nửa bước sóng.

* Bài 9 trang 49 SGK Vật Lý 12: Một dây đàn dài 0,6m hai đầu cố định dao động với một bụng độc nhất (ở giữa dây).

a) Tính bước sóng λ của sóng trên dây.

b) Nếu dây dao động với ba bụng thì bước sóng là bao nhiêu?

° Lời giải bài 9 trang 49 SGK Vật Lý 12: 

- Theo bài ra, dây hai đầu cố định nên ta có chiều dài dây là:  với k là số bụng sóng

a) Vì hai đầu cố định dao động với một bụng độc nhất (ở giữa dây) nên k = 1

⇒ Chiều dài dây thỏa mãn:

b) Dây có ba bụng sóng, ta có k = 3 ⇒ 

* Bài 10 trang 49 SGK Vật Lý 12: Trên một sợi dây dài 1,2m có một hệ sóng dừng. Kể cả hai đầu dây, thì trên đây có tất cả bốn nút. Biết tốc độ truyền sóng trên dây là v = 80 m/s, tính tần số dao động của dây.

° Lời giải bài 10 trang 49 SGK Vật Lý 12: 

- Theo bài ra, kể cả hai đầu dây, thì trên đây có tất cả bốn nút nên ta có 3 bụng sóng.

 

⇒ Tần số dao động trên dây: .