Bài 7: Sóng cơ và sự truyền sóng cơ

I. Sóng cơ

1. Thí nghiệm

Một cần rung, tạo bởi một thanh thép mỏng, đàn hồi, một đầu kẹp chặt, đầu kia có một mũi nhọn S. Dưới cần rung có một chậu nước rộng.

• Ban đầu, mũi S đặt cao hơn mặt nước. Gõ nhẹ cho cần rung dao động nhưng mũi S không chạm mặt nước. Ta thấy nút chai ở M bất động.
• Hạ cần rung thấp xuống cho mũi S chạm mặt nước tại O. Gõ nhẹ cho cần rung dao động. Ta thấy sau một thời gian ngắn nút chai ở M cũng dao động.

Như vậy có dao động truyền từ O đến M qua nước.

Ta nói có sóng trên mặt nước và O là nguồn sóng.

2. Định nghĩa

Sóng cơ là dao động cơ lan truyền trong một môi trường.

Sóng nước truyền theo các phương khác nhau với cùng tốc độ \(v\).

3. Sóng ngang và sóng dọc

• Sóng ngang là sóng trong đó các phần tử của môi trường dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng.
• Sóng dọc là sóng trong đó các phần tử của môi trường dao động theo phương trùng với phương truyền sóng.

II. Các đại lượng đặc trưng của một sóng hình sin

• Biên độ của sóng (\(A\)): là biên độ dao động của một phần tử môi trường có sóng truyền qua.
• Chu kì sóng (\(T\)): là chu kì dao động của một phần tử môi trường có sóng truyền qua.
• Tốc độ truyền sóng (\(v\)): là tốc độ lan truyền dao động trong một môi trường.
• Bước sóng (\(\lambda\)): là quãng đường sóng truyền đi được trong một chu kì.

\(\lambda=vT=\dfrac{v}{f}\)

• Năng lượng sóng: là năng lượng dao động của các phần tử môi trường có sóng truyền qua.

III. Phương trình sóng

Xét một sóng hình sin lan truyền trong một môi trường theo trục \(x\), xuất phát từ nguồn \(O\).

Phương trình dao động tại \(O\) là: \(u_O=A\cos\left(\omega t\right)\)

Sau khoảng thời gian \(\Delta t\), dao động tại \(O\) truyền tới \(M\) cách \(O\) một đoạn \(x=v\Delta t\)

Phương trình dao động tại \(M\) là: \(u_M=A\cos\omega\left(t-\Delta t\right)\)

Thay \(\Delta t=\dfrac{x}{v}\) và \(\lambda=vT\) ta được

\(u_M=A\cos2\pi\left(\dfrac{t}{T}-\dfrac{x}{\lambda}\right)\)

Phương trình trên là phương trình của một sóng hình sin truyền theo trục \(x\).