Sóng cơ là gì? Phương trình sóng cơ và cách viết dễ hiểu

Phương trình sóng Vật lý 11

Trong chương trình Vật lý 11, sóng cơ là một kiến thức nền tảng quan trọng, giúp học sinh hiểu rõ bản chất của sự truyền dao động trong môi trường vật chất. Vậy sóng cơ là gì, phương trình sóng cơ được xây dựng như thế nào, và làm sao để viết phương trình sóng một cách dễ hiểu và chính xác? Bài viết dưới đây sẽ giúp bạn nắm vững công thức sóng cơ, quy tắc viết phương trình, cùng các ví dụ minh họa thực tế – từ đó giúp bạn học nhanh, hiểu sâu và áp dụng hiệu quả vào giải bài tập.

I. Sóng cơ

1. Sóng cơ: Dao động lan truyền trong một môi trường

2. Sóng ngang: Phương dao động vuông góc với phương truyền sóng

- Sóng ngang truyền được trong chất rắn và bề mặt chất lỏng

3. Sóng dọc: Phương dao động trùng với phương truyền sóng

- Sóng dọc truyền trong chất khí, chất lỏng và chất rắn

II. Các đặc trưng của một sóng hình sin

a. Biên độ sóng

Biên độ dao động của một phần tử của môi trường có sóng truyền qua.

b. Chu kỳ sóng (không phụ thuộc vào môi trường)

Chu kỳ dao động của một phần tử của môi trường có sóng truyền qua.

Số lần nhô lên trên mặt nước là N trong khoảng thời gian t giây thì \(T = \frac{t}{N - 1}\)

c. Tốc độ truyền sóng (phụ thuộc vào môi trường)

Tốc độ lan truyền dao động trong môi trường.

d. Bước sóng

• Quãng đường mà sóng truyền được trong một chu kỳ:
• \(\lambda = vT = \frac{v}{f}\)
• Hai phần tử cách nhau một bước sóng thì dao động cùng pha.
• Khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng dao động cùng pha.

e. Năng lượng sóng

Năng lượng dao động của một phần tử của môi trường có sóng truyền qua.

-Sóng truyền trên 1 phương (sợi dây) thì W bằng nhau tại mọi điểm

-Sóng truyền trên mặt thì W tỉ lệ nghịch với r(r là khoảng cách từ điểm ta xét tới nguồn)

- Sóng truyền trong không gian thì W tỉ lệ nghịch với r²

Chú ý:

Dao động cơ học trong các môi trường vật chất đàn hồi là các dao động cưỡng bức (dao động sóng, dao động âm).

III. Phương trình sóng

Phương trình sóng tại gốc tọa độ : u₀ = acosωt = a cos2 πt/T

Phương trình sóng tại M cách gốc tọa độ d:

Sóng truyền theo chiều dương: \(u_{M} = acos(2\pi\frac{t}{T} - 2\pi\frac{d}{\lambda})\)

Nếu sóng truyền ngược chiều dương: \(u_{M} = acos(2\pi\frac{t}{T} + 2\pi\frac{d}{\lambda})\)

Phương trình sóng là hàm tuần hoàn của thời gian và không gian.

• Độ lệch pha giữa hai điểm cách nguồn một khoảng x₁, x₂: \(\Delta\varphi = \omega\frac{\left| x_{1} - x_{2} \right|}{v} = 2\pi\frac{\left| x_{1} - x_{2} \right|}{\lambda}\)
• Độ lệch pha giữa hai điểm trên phương truyền sóng \(\Delta\varphi = 2\pi\frac{d_{2} - d_{1}}{\lambda}\).
  • Nếu \(\Delta\varphi = 2n\pi \rightarrow d_{2} - d_{1} = n\lambda\): hai điểm dao động cùng pha. Hai điểm gần nhau nhất n = 1.
  • Nếu \(\Delta\varphi = (2n + 1)\pi \rightarrow d_{2} - d_{1} = (2n + 1)\frac{\lambda}{2}\): Hai điểm dao động ngược pha. Hai điểm gần nhau nhất n = 0.
  • Nếu \(\Delta\varphi = (2n + 1)\frac{\pi}{2} \rightarrow d_{2} - d_{1} = (2n + 1)\frac{\lambda}{4}\): Hai điểm dao động vuông pha. Hai điểm gần nhau nhất n = 0.

Lưu ý: Đơn vị của x, x₁, x₂, λ và v phải tương ứng với nhau.

-------------------------------------------------

Hiểu rõ sóng cơ là gì và nắm vững cách viết phương trình sóng cơ sẽ giúp bạn tự tin giải các bài tập sóng trong chương trình Vật lý 11. Đừng quên ôn lại các công thức quan trọng và luyện tập thường xuyên để thành thạo kỹ năng này. Nếu bạn muốn học tốt hơn, hãy kết hợp lý thuyết với ví dụ minh họa và các dạng bài thực tế – đây chính là chìa khóa giúp bạn tiếp cận phần sóng cơ và sự truyền sóng một cách hiệu quả và dễ dàng hơn.