Bài 9. Sóng dừng

PHẢN XẠ SÓNG
SÓNG DỪNG
C1 So sánh chiều biến dạng của lò xo,
chiều chuyển động của sóng trước
và sau khi gặp đầu cố định.
Khi phản xạ thì biến dạng bị đổi chiều
Nếu cho đầu A của lò xo thực hiện một dao
động điều hoà theo phương vuông góc với
lò xo thì xuất hiện một sóng truyền đến B
gọi là sóng tới. Sau đó, dao động được
truyền ngược lại tạo thành sóng phản xạ.
Sóng phản xạ có cùng tần số và cùng
bước sóng với sóng tới. Nếu đầu phản
xạ cố định thì sóng phản xạ ngược pha
với sóng tới.
Khi phản xạ biến
dạng bị đổi chiều?
Tăng dần tần số dao động của đầu A, đến
một lúc ta không còn phân biệt được sóng tới
và sóng phản xạ nữa.
Trên lò xo (hoặc dây) xuất hiện những điểm
đứng yên (điểm nút) xen kẽ cách đều với
những điểm dao động với biên độ khá lớn
(điểm bụng). Đó là hiện tượng sóng dừng.
A
B
A
B
So sánh khoảng cách giữa hai điểm nút gần
nhau nhất và hai điểm bụng gần nhau nhất?
Giả sử ở thời điểm t, sóng tới đến M rồi B và truyền tới dao động có phương trình dao động lần lượt là:
Ở� mỗi thời điểm, M đồng thời nhận được
hai dao động cùng phương, cùng tần số.
Điểm M đồng thời nhận được hai dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số thì chuyển động của phần tử tại M sẽ là chuyển động gì?
Dao động tại M sẽ là tổng hợp hai dao động do sóng tới và sóng phản xạ truyền đến.
Biên độ DĐĐH tại M:
Biên độ này phụ thuộc vào khoảng cách d từ điểm M đến đầu cố định của dây.
Khoảng cách giữa hai nút liên tiếp hay
hai bụng liên tiếp bằng nửa bước sóng
Ở mỗi thời điểm t bất kì, dây có hình sin (đường liền nét). Ở thời điểm t + ?t thì dạng của hình sin thay đổi (đường chấm chấm).
Những điểm nút và bụng vẫn không đổi, chỉ có các giá trị của các cực đại là thay đổi.
Đối với sợi dây có hai đầu cố định hay một đầu dây cố định và một đầu dao động với biên độ nhỏ thì khi có sóng dừng, hai đầu dây phải là hai nút.
Vì 2 đầu là 2 nút nên chiều dài của dây
bằng một số nguyên lần nửa bước sóng
(l = n.?/2 - n bằng số bụng sóng)
Vì đầu dây nối với đầu cần rung dao động với biên độ nhỏ, nên có thể coi đó là một nút.
Nếu biên độ dao động của đầu cần rung khá lớn khiến mắt ta nhìn thấy được thì nút sóng sẽ ở gần đầu cần rung.
Đối với sợi dây có một đầu tự do thì lí thuyết và thực nghiệm chứng tỏ rằng, đầu tự do sẽ là một bụng sóng, khoảng cách giữa một nút và một bụng liền kề là ?/4.
Dây phải có chiều dài bằng một số
lẻ lần một phần tư bước sóng
(l = m.?/2 - m = 1, 3, 5.)
Có thể ứng dụng hiện tượng sóng dừng để xác định tốc độ truyền sóng trên dây.
VD: Tính vận tốc truyền sóng trong thí nghiệm bên.