Sóng Dừng Trên Dây 2 đầu Cố định

Ta quan sát thấy hiện tượng gì khi trên dây có sóng dừng?

Phát biểu nào sau đây là đúng?

Khi có sóng dừng trên dây, khoảng cách giữa hai nút liên tiếp bằng

Sóng dừng xảy ra trên dây đàn hồi cố định có 1 bụng sóng khi:

Ứng dụng của hiện tượng sóng dừng trên dây là dùng để

10:37:0717/10/2019

Khi ở trong 1 nhà cao tầng bạn hét lớn sau khi hét xong bạn nghe thấy tiếng hét của bạn vọng lại, đây chính là do sóng âm đã phản xạ trên tường tới tai của bạn, và sóng dừng cũng có sự phản xạ như thế.

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: .

Hy vọng với bài viết về Sóng dừng là gì? Điều kiện để có sóng dừng, Khoảng cách giữa nút và bụng của sóng cùng bài tập vận dụng ở trên hữu ích cho các em. Mọi góp ý và thắc mắc các em vui lòng để lại bình luận dưới bài viết để Hay-Hoc-Hoi.Vn ghi nhận và hỗ trợ, chúc các em học tập tốt.

¤ Xem thêm các bài viết khác tại:

» Muc lục SGK Hóa học 12 Lý thuyết và Bài tập

» Mục lục SGK Vật lý 12 Lý thuyết và Bài tập

Bài viết hôm nay sẽ tóm tắt lý thuyết và công thức sóng dừng đầy đủ và ngắn gọn giúp bạn đọc dễ dàng ôn tập và ghi nhớ.

Sóng dừng chính là kết quả giao thoa của sóng tới và sóng phản xạ.

Sóng phản xạ và sóng tới nếu truyền theo cùng một phương thì có thể giao thoa với nhau và tạo ra một hệ sóng dừng

Trong sóng dừng luôn có một điểm đứng yên gọi là nút và một số điểm luôn luôn dao động với biên độ cực đại gọi là bụng.

• Đo bước sóng
• Đo tốc độ truyền sóng

Nút sóng là những điểm dao động với biên độ cực tiểu

Bụng sóng là những điểm dao động với biên độ cực đại

• Khoảng cách giữa hai nút sóng hay hai bụng sóng liên tiếp là λ/2
• Khoảng cách giữa hai nút sóng hay hai bụng sóng bất kì là kλ/2
• Khoảng cách giữa bụng sóng và nút sóng liên tiếp là λ/4
• Khoảng cách giữa một bụng và một nút bất kì là: kλ/2+λ/4

Tốc độ truyền sóng: v=λf=λ/T

Tần số dao động:

Ta có:l=kλ/2<=>f=(kv)/(2l)

fmin=v/(2l) (Tần số nhỏ nhất để xuất hiện sóng dừng trên sợi dây có 2 đầu cố định)

Khi có 2 tần số liên tiếp tạo ra được sóng dừng mà bài yêu cầu tìm fmin

Ta có:

f1=fmin=v/(2l)

f2=2f1=(2v)/(2l)

f3=3f1=(3v)/(2l)

=>f1=f3–f2

Vậy: fmin=fn+1– fn

Gọi a là biên độ dao động của nguồn thì biên độ dao động của bụng là 2a, bề rộng của bụng sóng là 4a

l=kλ/2 (k là số tự nhiên lớn hơn 0)

Số bụng sóng = số bó sóng = k

Số nút sóng = k+1

l=(2k+1)λ/4 (k là số tự nhiên lớn hơn 0)

Số bó sóng = k

Số bụng sóng = số nút sóng = k+1

Tần số:

Ta có l=kλ/2 + λ/4

<=> l=λ(k/2+1/4)<=>l=(v/f)*(k/2+1/4)

=>f=(v/l)*(k/2+1/4)=>f=((2k+1)*v)/(4l)

fmin=v/(4l)

Khi có 2 tần số liên tiếp tạo ra được sóng dừng mà bài yêu cầu tìm fmin

f1=fmin=v/(4l)

f2=3f1=(3v)/(4l)

f3=5f1=(5v)/(4l)

=> f1=fmin=(f3-f2)/2

Chú ý: Nếu đầu nào gắn với cần rung hoặc âm thoa thì đầu đấy là nút

Nếu treo lơ lửng hoặc thả tự do thì đầu đấy là bụng sóng

Gọi hai đầu sóng lần lượt là A và B.

Ta có phương trình sóng dừng sau:

Phương trình sóng tới và sóng phản xạ tại B lần lượt là:

Phương trình sóng dừng tại điểm M cách B một khoảng d:

Biên độ dao động của phần tử tại M:

Phương trình sóng tới và sóng phản xạ tại B:

Phương trình sóng dừng tại điểm M cách B một khoảng d:

Biên độ dao động của phần tử tại điểm M:

Trên đây là tất tần tật các lý thuyết và công thức sóng dừng liên quan đến chương trình vật lý 12 cơ bản. Phần tiếp theo chúng ta sẽ có những câu hỏi trắc nghiệm để củng cố kiến thức

Câu 1: Trên dây có sóng dừng với bước sóng , khoảng cách giữa hai nút liên tiếp là:

A. λ/2

B. 2λ

C. λ/4

D. λ

Đáp án A.

Câu 2: Trên một sợi dây có chiều dài L, hai đầu cố định, đang có sóng dừng. Trên dây có một bụng sóng, biết vận tốc truyền sóng trên dây là v không đổi, tần số của sóng là:

A. v/L

B. v/2L

C. 2v/L

D. v/4L

Đáp án: Ta có: f=(kv)/(2l)

Mà k=1 => Chọn B

Câu 3: Trên một sợi dây đàn hồi dài 1,8m, hai đầu cố định đang có sóng dừng với 6 bụng sóng. Biết sóng truyền trên dây có tần số 100Hz. Tốc độ truyền sóng trên dây là:

A. 20m/s

B. 600m/s

C. 60m/s

D. 10m/s

Đáp án: Ta có: k=6=>L=6*λ/2=1,8m=>λ=0,6m

v=λf=60m/s=> Chọn C

Câu 4: Một sợi dây AB căng ngang có chiều dài 1m. Đầu A cố định, đầu B gắn với một nhánh của âm thoa dao động điều hòa với tần số 20hz. Trên dây AB có một sóng dừng ổn định với 4 bụng sóng. B được coi là nút sóng, tốc độ truyền sóng trên dây là:

A. 50m/s

B. 20m/s

C. 10m/s

D. 15m/s

Đáp án: C

Câu 5: Quan sát sóng dừng trên sợi dây AB, đầu A dao động điều hòa với tần số 22Hz theo phương vuông góc với sợi dây có 6 nút. Nếu đầu B cố định và coi tốc độ truyền sóng trên dây như cũ, để vẫn có 6 nút thì tần số dao động của đầu A phải bằng:

A. 25Hz

B. 18Hz

C.20Hz

D. 23Hz

Đáp án: C

Xem thêm:

Bài tập giao thoa sóng cơ hay và có lời giải

Các dạng bài tập sóng cơ và cách giải nhanh