SÓNG CƠ - PHƯƠNG TRÌNH SÓNG

1. Hiện tượng sóng:

a. Hiện tượng:

Ví dụ điển hình về sóng cơ là sóng trên mặt nước, hãy hình dung ta ném 1 viên đá xuống mặt nước trong ao, hồ phẳng lặng, quan sát sẽ thấy

- Lúc đầu chỉ có phần tử nước ở chỗ ném đá dao động, ở các chỗ xa hơn mặt nước vẫn đứng yên. Sau đó các điểm xa hơn lần lượt dao động --> Dao động đã lan truyền ra xa trong môi trường vật chất là nước

- Cái lá cây, cánh bèo chỉ dao động nhấp nhô tại  chỗ không truyền đi theo gợn sóng

--> Các phần tử vật chất chỉ dao động tại chỗ không truyền đi 

- Đỉnh sóng ứng với các phần tử vật chất đang ở biên của dao động, đỉnh sóng lan dần ra xa ứng với trạng thái dao động được truyền đi

b. Khái niệm sóng cơ: là những dao động lan truyền trong môi trường.
*Hai loại sóng cơ:
a) Sóng ngang: là sóng có phương dao động vuông góc với phương truyền sóng.
Môi trường nào có lực đàn hồi xuất hiện khi bị biến dạng lệch thì truyền sóng ngang.
b) Sóng dọc: là sóng có phương dao động trùng với phương truyền sóng.
Môi trường có lực đàn hồi xuất hiện khi có biến dạng nén, dãn thì truyền sóng dọc.
c) Sự tạo thành sóng cơ:
-Sóng cơ được tạo thành nhờ lực liên kết đàn hồi giữa các phần tử của môi trường truyền dao động.
-Phần tử ở xa tâm dao động trễ pha hơn.
2. Những đại lượng đặc trưng của chuyển động sóng.
a) Chu kì, tần số sóng: Tất cả các phần tử của môi trường đều dao động với cùng chu kì và tần số bằng chu kì, tần số của nguồn dao động gọi là chu kì và tần số của sóng.
b) Biên độ sóng :Biên độ sóng tại mỗi điểm trong không gian chính là biên độ dao động của phần tử môi trường tại điểm đó. Trong thực tế, càng ra xa tâm dao động thì biên độ sóng càng nhỏ.
c) Bước sóng:Quãng đường mà sóng truyền đi được trong một chu kì dao động gọi là một bước sóng. Ta kí hiệu bước sóng bằng chữ λ (lamđa).
Có thể nói bước sóng là khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng mà dao động tại hai điểm đó là cùng pha.
d) Tốc độ truyền sóng:Trong thời gian bằng một chu kì, sóng truyền đi được một khoảng bằng một bước sóng. 
-Vậy tốc độ truyền sóng là: v = λ/T= f.λ
-Trong khi sóng truyền đi, các đỉnh sóng (hay các vùng nén dãn) di chuyển nhưng các phần tử của môi trường vẫn dao động quanh vị trí cân bằng của chúng.
e)Năng lượng sóng:Sóng truyền dao động cho các phần tử của môi trường, nghĩa là truyền cho chúng năng lượng. Quá trình truyền sóng là quá trình truyền năng lượng.

 

3. Phương trình sóng

a. Lập phương trình

* Xét một sóng ngang truyền dọc theo trục Ox theo chiều dương Ox, bỏ qua lực cản để biên độ sóng coi như không đổi, Giả sử phương trình dao động của phần tử vật chất  tại O . Ta cần Lập phương dao động của phần tử vật chất tại điểm M bất kỳ trên Ox cách O đoạn x

*  Dao động tại M ở thời điểm t giống với dao động tại O ở thời điểm t-x/v với v là vận tốc truyền sóng, do đó

 $$u_{M}=Acos[\omega (t-\frac{x}{v})]=Acos[\omega t-\frac{2\pi. x}{\lambda }]$$

Vì  

Phương trình trên là phương trình dao động của 1 điểm M bất kỳ trên phương truyền sóng được gọi là phương trình sóng

b. Một số tính chất của sóng suy ra từ phương trình sóng
- Sóng tuần hoàn theo thời gian và không gian.
- Chuyển động của 1 phần tử sóng là một quá trình tuần hoàn theo thời gian với chu kì T
- Li độ của song biến đổi tuần hoàn theo không gian là môt bước sóng.