Sóng cơ là một trong những kiến thức quan trọng chắc chắn sẽ cần sử dụng trong các kỳ kiểm tra cũng như đề thi THPT Quốc Gia. Vậy Sóng cơ là gì? Lí thuyết về sóng cơ bao gồm những mục nào cần lưu ý? Cùng chúng mình tìm hiểu “tất tần tật” những kiến thức liên quan đến sóng cơ nhé! 

 

sóng cơ là gì
Sóng cơ là gì?

 

1. Sóng cơ là gì? 

 

1.1. Định nghĩa 

Theo định nghĩa trong SGK, sóng cơ là những dao động cơ học lan truyền trong các môi trường vật chất đàn hồi như rắn, lỏng, khí,… Sóng cơ không truyền được được trong môi trường chân không. 

Một số ví dụ về sóng cơ để các bạn học sinh có thể dễ dàng hình dung như sau: 

  • Ví dụ 1: Chiếc phao chỉ dao động tại chỗ khi sóng truyền qua
  • Ví dụ 2: Sóng trên sợi dây cao su sau khi bị kéo căng và nhả tay 

 

1.2. Phân loại 

Sóng cơ gồm 2 loại chính, được phân loại theo phương, bao gồm sóng dọc và sóng ngang. 

Sóng dọc: Là sóng có phương truyền sóng trùng với phương dao động của các phần tử. Sóng dọc có khả năng lan truyền trong chất lỏng, rắn và khí. 

Ví dụ: Sóng truyền trên lò xo do sự giãn, nén 

 

Sóng ngang: Ngược lại với sóng dọc, sóng ngang có phương truyền sóng vuông góc với phương dao động của các phần tử. Sóng ngang chỉ lan truyền được trong môi trường chất rắn và bề mặt chất lỏng mà thôi, không lan truyền được bên trong chất lỏng và khí. 

Ví dụ: sóng lan truyền trên mặt nước  

 

>> Đọc thêm: Sóng điện từ là gì 

 

2. Sóng cơ bao gồm các đại lượng nào?

 

2.1. Biên độ của sóng cơ (A)

  • Khái niệm: Biên độ sóng cơ là biên độ dao động của một phần tử vật chất khi sóng truyền qua 
  • Ký hiệu: A (m, cm ..)
  • Công thức tính: a sóng = a dao động

 

2.2. Tần số sóng cơ (f)

  • Khái niệm: Tần số sóng cơ là tần số dao động của một phần tử vật chất khi sóng truyền qua. Tần số sóng cơ là đại lượng nghịch đảo của chu kỳ sóng
  • Kí hiệu: f
  • Công thức tính: f = 1/T = ω/2π (Hz)

 

2.3. Tốc độ lan truyền sóng 

  • Định nghĩa: Tốc độ lan truyền sóng là tốc độ truyền của pha dao động 
  • Ký hiệu: v (m/s, cm/s,…) 
  • Công thức tính: v= ΔS/Δt

trong đó: 

ΔS là quãng đường sóng truyền

Δt là thời gian sóng truyền

 

Lưu ý: Vận tốc truyền sóng là môi trường (cơ cấu, cấu tạo, lực, nhiệt độ ), thường sóng cơ học nhanh hơn và môi trường dày đặc hơn

V rắn > V lỏng > V khí

 

2.4. Bước sóng 

  • Khái niệm: Bước sóng là quãng đường mà sóng truyền được trong một chu kỳ, cũng chính là khoảng cách của 2 điểm gần nhát trên phương truyền sóng khi dao động cùng pha.
  • Ký hiệu: λ (m, cm ..)
  • Công thức tính: λ = v.T = v/f (m)
sự lan truyền của sóng cơ
sự lan truyền của sóng cơ diễn ra như thế nào? 

3. Sự truyền sóng cơ diễn ra như thế nào?

Sự truyền sóng cơ là một quá trình lan truyền pha dao động hoặc truyền năng lượng. Trong quá trình lan truyền sóng cơ học, các hạt có phương di chuyển không gióng như sóng mà chỉ dao động xung quanh vị trí cân bằng.  

 

Trong quá trình truyền sóng, ta thấy: 

  • Sóng dọc: các phần tử chỉ dao động theo phương ngang 
  • Sóng ngang: Các phần tử chỉ dao động lên xuống theo phương thẳng đứng 

 

Từ đó, ta đưa ra kết luận về quá trình truyền sóng như sau: sự truyền sóng cơ phụ thuộc vào nhiều yếu tố của môi trường xung quanh 

 

4. Giao thoa sóng 

 

4.1. Khái niệm 

Giao thoa sóng là sự kết hợp trong không gian của hai sóng kết hợp có biên độ sóng tăng (cực đại) hoặc giảm (cực tiểu). Giản đồ giao thoa sóng là một đường thẳng có giá trị cực đại và cực tiểu đối xứng và xen kẽ với nhau qua trực giao. 

 

Điều kiện giao thoa sóng: Là hai nguồn có tần số như nhau và có độ lệch pha của sóng do hai nguồn tạo ra không đổi (hai sóng kết hợp) và các hạt vật dao động điều hòa cùng phương. 

Trong đó: 

  • Giá trị cực đại là điểm dao động với biên độ cực đại
  • Giá trị cực tiểu của giao thoa là điểm đứng yên

 

4.2. Phương trình giao thoa sóng 

Tại 2 điểm A và B trên mặt nước có hai nguồn dao động phương trình sau: 

μA = μB = a.cos(wt + φ)

 

Trong miền giao thoa sóng tổng hợp tại điểm M:

  • Cực đại thỏa mãn: d2 – d1 = kλ (k là số nguyên)  
  • Cực tiểu thỏa mãn: d2 – d1 = (k + 1/2)λ (k là số nguyên)  

>>Đọc thêm: Cơ năng là gì? 

 

5. Sóng dừng 

Sóng dừng chính là kết quả của sự giao thoa sóng tới cộng hưởng với sóng phản xạ. 

Sóng dừng có các đặc điểm như sau: 

  • Hệ thống sóng dừng được tạo ra khi sóng phản xạ và sóng tới chuyển động cùng chiều và giao thoa với nhau 
  • Sóng dừng luôn có một điểm đứng yên gọi là nút và một số điểm dao động với biên bộ gọi là phản sóng 
  • Tại nút sóng, biên độ dao động được ghi nhận ở mức thấp nhất 
  • Tại bụng sóng, biên độ dao động đạt tới giá trị cực đại 
sóng cơ
Tại bụng sóng, biên độ dao động đạt tới giá trị cực đại 

6. Sóng âm 

Sóng âm là sóng cơ truyền trong môi trường chất rắn, lỏng và khí. Tần số của âm nghe được tính đến thời điểm hiện tại nằm trong khoảng 16 Hz đến 20000 Hz. Dưới 16 Hz, được gọi là sóng hạ âm và trên 20000 Hz là sóng siêu âm. 

 

7. Một số bài tập ví dụ về sóng cơ 

Câu 1: Sóng ngang là sóng có phương dao động

  • theo phương thẳng đứng.
  • theo phương vuông góc với phương truyền sóng.
  • theo phương nằm ngang.
  • theo phương trùng với phương truyền sóng.

 

Câu 2: Một nguồn dao động điều hoà với chu kỳ 0,04s. Vận tốc truyền sóng bằng 200cm/s. Hai điểm nằm trên cùng một phương truyền sóng và cách nhau 6 cm, thì có độ lệch pha:

  1. 3,5π (Rad)
  2. π (Rad)
  3. 1,5π (Rad)
  4. 5π (Rad)

 

Câu 3. Tốc độ truyền sóng cơ phụ thuộc vào

  1. Năng lượng sóng.  
  2. Tần số dao động.
  3. Môi trường truyền sóng.
  4. Bước sóng λ.

 

Câu 4. Một người quan sát trên mặt biển thấy chiếc phao nhô lên cao 10 lần trong 36 (s) và đo được khoảng cách hai đỉnh lân cận là 10 m. Tính tốc độ truyền sóng trên mặt biển.

  1. v = 2,5 m/s.
  2. v = 5 m/s.
  3. v = 10 m/s.  
  4. v = 1,25 m/s.

 

Câu 5. Một người quan sát mặt biển thấy có 5 ngọn sóng đi qua trước mặt mình trong khoảng thời gian 10 (s) và đo được khoảng cách giữa 2 ngọn sóng liên tiếp bằng 5 m. Coi sóng biển là sóng ngang. Tốc độ của sóng biển là

  1. v = 2 m/s.
  2. v = 4 m/s.
  3. v = 6 m/s. 
  4. v = 8 m/s.

 

Câu 6. Một sóng cơ truyền trên một sợi dây đàn hồi rất dài. Phương trình sóng tại một điểm trên dây: u = 4cos(20πt – πx/3)(mm).Với x: đo bằng met, t: đo bằng giây. Tốc độ truyền sóng trên sợi dây có giá trị bằng bao nhiêu?

  1. 30 (m/s)
  2. 60 (m/s)
  3. 40 (m/s)
  4. 50 (m/s)

 

Câu 7. Một sợi dây đàn hồi rất dài có đầu A dao động với tần số f và theo phương vuông góc với sợi dây. Biên độ dao động là 4cm, vận tốc truyền sóng trên đây là 4 (m/s). Xét một điểm M trên dây và cách A một đoạn 28cm, người ta thấy M luôn luôn dao động lệch pha với A một góc Vật Lý lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lý 12 có đáp án với k = -1, -2, 0, 1, 2. Tính bước sóng λ? Biết tần số f có giá trị trong khoảng từ 22Hz đến 26Hz.

  1. 13cm
  2. 15cm
  3. 20cm
  4. 16cm

 

Câu 8. Đầu A của một sợi dây cao su căng thẳng nằm ngang, được làm cho dao động điều hòa theo phương thẳng đứng với tần số f = 0,5 Hz. Trong thời gian 8 (s) sóng đã đi được 4 cm dọc theo dây. Tốc độ truyền sóng v và bước sóng λ có giá trị là

  1. v = 0,2 cm/s và λ = 0,1 cm.
  2. v = 0,2 cm/s và λ = 0,4 cm.
  3. v = 2 cm/s và λ = 0,4 cm.
  4. v = 0,5 cm/s và λ = 1 cm.

 

Câu 9. Một sóng cơ tần số 25 Hz truyền dọc theo trục Ox với tốc độ 100 cm/s. Hai điểm gần nhau nhất trên trục Ox mà các phần tử sóng tại đó dao động ngược pha nhau, cách nhau

  1. 2 cm.
  2. 3 cm.
  3. 4 cm.  
  4. 1 cm.

 

Câu 10. Một sóng cơ lan truyền trong một môi trường. Hai điểm trên cùng một phương truyền sóng, cách nhau một khoảng bằng bước sóng có dao động

  1. cùng pha.
  2. ngược pha.
  3. lệch pha π/2. 
  4. lệch pha π/4.

 

Trên đây là tổng hợp những kiến thức cơ bản về lý thuyết giải đáp cho câu hỏi sóng cơ là gì? các đại lượng đặc trưng của sóng cơ và một số bài tập sóng cơ để các bạn tham khảo. Để thực hành thêm các bài tập về sóng cơ cũng như các kiến thức khác của chương trình Vật Lý lớp 12, truy cập vào Luyện tập trắc nghiệm môn Vật Lý 12 ngay nhé!