Bài 6. Các đặc trưng vật lí của sóng trang 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45 Vật Lí 11 Chân trời sáng tạo

KĐ

Động đất cùng những dịch chuyển địa chất lớn ở mặt nước hoặc dưới mặt nước sẽ sinh ra những đợt sóng lớn và đột ngột. Đó là hiện tượng sóng thần (Hình 6.1). Sóng thần có thể gây ra những thiệt hại đáng kể về người và vật chất. Để thực hiện những mô phỏng, dự báo chính xác nhất về sóng thần, ta cần có những kiến thức vật lí nào liên quan đến hiện tượng sóng?

Phương pháp giải:

Áp dụng kiến thức đã học

Lời giải chi tiết:

Để thực hiện những mô phỏng, dự báo chính xác nhất về sóng thần, ta cần biết về phương truyền sóng, chu kì, tần số, biên độ sóng, bước sóng, tốc độ truyền sóng và cường độ sóng.

CH 1

Quan sát Hình 6.2, thực hiện các yêu cầu sau:

a) Cho biết sóng truyền trên dây là sóng dọc hay sóng ngang.

b) Mô tả chuyển động của từng điểm trên dây.

Phương pháp giải:

Áp dụng kiến thức đã học

Lời giải chi tiết:

a) Sóng truyền trên sợi dây là sóng ngang.

b) Từng điểm trên sợi dây dao động vuông góc với phương truyền sóng với biên độ, tần số và vận tốc xác định

CH 2

Quan sát Hình 6.3, hãy:

a) Chỉ ra những điểm trên dây đang có trạng thái dao động giống nhau tại thời điểm đang xét.

b) So sánh trạng thái dao động của điểm D với trạng thái dao động của nguồn 0 khi t≥T.

Phương pháp giải:

Áp dụng kiến thức đã học

Lời giải chi tiết:

a) Các điểm có trạng thái giống nhau: O và D và K, A và E, B và G, C và H.

b) Trạng thái dao động của điểm D luôn giống với trạng thái dao động của nguồn O khi t≥T.

CH

Tốc độ truyền sóng trong môi trường nhanh hay chậm có phụ thuộc tốc độ dao động tại chỗ của các phần tử môi trường không?

Lời giải chi tiết:

Tốc độ truyền sóng trong một môi trường xác định thường là hằng số nên không phụ thuộc vào tốc độ dao động tại chỗ của các phần tử môi trường.

CH

Từ ví dụ về tốc độ truyền sóng âm trong các môi trường rắn, lỏng và khí, hãy rút ra nhận xét và giải thích sự khác nhau này.

Lời giải chi tiết:

Sóng âm truyền trong chất rắn có tốc độ lớn nhất rồi đến lỏng và khí, nguyên nhân dẫn đến điều này là do đặc điểm của các môi trường khác nhau nên dẫn đến tốc độ truyền sóng khác nhau.

LT

Một bạn học sinh đang câu cá trên hồ nước. Khi có sóng đi qua, bạn quan sát thấy phao cầu cá nhỏ lên cao 6 lần trong 4 s. Biết tốc độ truyền sóng là 0,5 m/s. Tính khoảng cách giữa hai đỉnh sóng liên tiếp.

Lời giải chi tiết:

Phao cầu cá nhỏ lên cao 6 lần trong 4 s tương ứng với 5T nên ta có T=0,8 s

Khoảng cách giữa hai đỉnh sóng liên tiếp là: λ=v.T=0,5.0,8=0,4m

LT

Biết cường độ ánh sáng của Mặt Trời đo được tại Trái Đất là 1,37.\({10^3}\)W/m² và khoảng cách từ Mặt Trời đến Trái Đất là 1,50.\({10^{11}}\) m. Hãy tính công suất bức xạ sóng ánh sáng của Mặt Trời.

Lời giải chi tiết:

Công suất bức xạ sóng ánh sáng của Mặt Trời: 

P=I.4πr²=1,37.\({10^3}\).4π.(1,50. \({10^{11}}\))²=3,874. \({10^{26}}\)W

CH

1. Từ phương trình (6.6), xác định khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất dao động cùng pha và khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất dao động ngược pha (theo bước sóng).

2. Quan sát Hình 6.3, xác định độ lệch pha của hai điểm A và B trên cùng phương truyền sóng vào thời điểm t=\(\frac{{7T}}{4}\)

Lời giải chi tiết:

1. Ta có: u=Acos(\(\frac{{2\pi }}{T}\)t−\(\frac{{2\pi }}{\lambda }\)x)

khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất dao động cùng pha là λ và khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất dao động ngược pha là \(\frac{\lambda }{2}\)

2. độ lệch pha của hai điểm A và B trên cùng phương truyền sóng vào thời điểm t=\(\frac{{7T}}{4}\) là \(\frac{\pi }{2}\)

LT

Giải thích vì sao ở Hình 6.6a, đường biểu diễn có một đoạn nằm ngang sau vị trí có toạ độ x₁ và ở Hình 6.6b, đường biểu diễn có một đoạn nằm ngang trước thời điểm t₁.

Lời giải chi tiết:

Hình 6.6a có một đoạn nằm ngang sau vị trí có toạ độ x₁ vì sóng chưa truyền đến điểm đó nên chưa thể biểu diễn được

Hình 6.6b có đường biểu diễn có một đoạn nằm ngang trước thời điểm t₁ vì khoảng thời gian đó sóng mới bắt đầu dao động chưa hiện đầy đủ thông tin của chu kì đầu tiên.

VD

Đề xuất phương án thí nghiệm và thực hiện thí nghiệm đơn giản để tạo ra sóng truyền trên một sợi dây và xác định các đại lượng đặc trưng của sống như chu kì, tần số.

Lời giải chi tiết:

Ta sử dụng 1 sợi dây không dãn buộc một đầu vào thiết bị tạo rung khi đó tần số của sóng trên sợi dây là tần số của thiết bị tạo rung và từ đó chúng ta xác định được phương trình.

Bài 1

Khi đi biển, các thuỷ thủ trên thuyền có thể sử dụng kĩ thuật sonar (một kĩ thuật phát ra sóng siêu âm) dùng để định vị hay điều hướng thuyền nhằm tránh các tảng đá ngầm hoặc phát hiện đàn cá (Hình 6P.1). Trong tự nhiên, nhiều loài động vật như dơi, cá heo cũng có thể phát ra sóng siêu âm để di chuyển và định vị con mồi. Kĩ thuật sonar sử dụng tính chất nào của sóng? Theo em, sóng siêu âm do các tàu thuyền phát ra có ảnh hưởng như thế nào đối với loài cá heo và cá voi?

Lời giải chi tiết:

Kĩ thuật sonar sử dụng tính chất phản xạ của sóng.

Sóng siêu âm do các tàu thuyền phát ra có ảnh hưởng đến khả năng xác định vị trí, vật cản và quá trình giao tiếp của với loài cá heo và cá voi vì hai loài này sử dụng sóng siêu âm do chúng phát ra để xác định vị trí, phương hướng, kẻ thù và giao tiếp giữa đồng loại, nếu lạm dụng sóng siêu âm quá nhiều trong khu vực có nhiều cá heo và cá voi sẽ làm ảnh hưởng tới cuộc sống của chúng.

Bài 2

Hai điểm gần nhất trên cùng phương truyền sóng dao động lệch pha nhau một góc \(\frac{\pi }{2}\)

a) giữa hai điểm trên cùng phương truyền sóng, cách nhau 360 cm tại cùng một thời điểm.
b) tại cùng một điểm trên phương truyền sóng sau một khoảng thời gian là 0,1 s.

Lời giải chi tiết:

a) Vì hai điểm gần nhất trên cùng phương truyền sóng dao động lệch pha nhau một góc \(\frac{\pi }{2}\)

Khoảng cách giữa hai điểm là 360cm=\(\frac{{3\lambda }}{2}\) nên hai điểm này dao động ngược pha nhau độ lệch pha của chúng là π

b) Sau 0,1s sóng truyền được khoảng cách là 0,1.330=33m=\(\frac{{55\lambda }}{4}\)

Độ lệch pha là \(\frac{{3\pi }}{4}\)

Bài 3

Một sóng truyền trên một dây rất dài có phương trình:

u =10cos(2πt+0,01πx)

Trong đó u và x được tính bằng cm và t được tính bằng s. Hãy xác định:

a) Chu kì, tần số và biên độ sóng.

b) Bước sóng và tốc độ truyền sóng.

c) Giá trị của li độ u, tại điểm có x = 50 cm vào thời điểm t=4s.

Lời giải chi tiết:

u=Acos(\(\frac{{2\pi }}{T}\)t−\(\frac{{2\pi }}{\lambda }\)x)

a) Ta có: \(\frac{{2\pi }}{T}\)=2π⇒T=1s

tần sồ f=\(\frac{1}{T}\)=1Hz

biên độ A= 10 cm

b) Ta có: \(\frac{{2\pi }}{\lambda }\)=0,01π⇒λ=200cm

c) Ta có: u =10cos(2πt+0,01πx)=10cos(2π.4+0,01π.50)=8,933 cm

Lí thuyết