Chủ đề 22. Độ lệch pha sóng cơ Đặng Việt Hùng
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây [317.99 KB, 21 trang ]
CHỦ ĐỀ 22: ĐỘ LỆCH PHA SÓNG CƠ
I. LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI
1. Độ lệch pha giữa 2 điểm ở cùng một thời gian.
Xét 2 điểm M,N cách nguồn một khoảng x1 , x 2 .
2πx1
Phương trình sóng tại M là u M = A cos ωt −
.
λ
2πx 2
Phương trình sóng tại N là u N = A cos ωt −
.
λ
Độ lệch pha dao động của M và N tại cùng một thời điểm là
∆ϕ =
2 π [ x 2 − x1 ]
.
λ
Nếu 2 điểm M và N cùng nằm trên một phương truyền song cách nhau một khoảng d thì ta có: d = x 2 − x1
Độ lệch pha giữa 2 dao động tại M và N là ∆ϕ =
2πd
.
λ
Như vậy: Xét trên cùng một phương truyền sóng.
+] Hai điểm M và N cùng pha với nhau khi: ∆ϕ =
2πd
= k2π ⇔ d = kλ.
λ
M, N gần nhau nhất khi MN = λ.
+] Hai điểm M và N ngược pha với nhau khi: ∆ϕ =
M, N gần nhau nhất khi MN =
λ
.
2
+] Hai điểm M và N vuông pha với nhau khi: ∆ϕ =
M, N gần nhau nhất khi MN =
2πd
= [ 2k + 1] π ⇔ d = [ k + 0,5 ] λ.
λ
2πd
1
λ
= k + π ⇔ d = [ 2k + 1] .
λ
2
4
λ
.
4
2. Độ lệch pha của một điểm ở hai thời điểm khác nhau.
Xét 2 điểm M cách nguồn một khoảng x.
2πx
Phương trình sóng tại M là u M = A cos ωt −
.
λ
Độ lệch pha của điểm M ở hai thời điểm t1 và t 2 [ t 2 > t1 ] là ∆ϕ = ω [ t 2 − t1 ] = ω∆t.
3. Độ lệch pha của M tại thời điểm t 2 so với điểm N tại thời điểm t1 .
Ở cùng thời điểm t1 điểm M và N lệch pha nhau:
2 π [ x 2 − x1 ]
λ
Ở thời điểm t 2 điểm M [ t 2 ] lệch pha so với điểm N [ t1 ] là:
∆ϕ = ω. [ t 2 − t1 ] +
2 π [ x 2 − x1 ]
.
λ
4. Xác định tính chất của các điểm M, N và chiều truyền sóng.
Bài toán: Xét 2 điểm M, N trên cùng một phương truyền sóng, sóng
truyền từ M đến N, MN = d . Tại thời điểm t1 cho trạng thái của điểm M.
Xác định tính chất của điểm N sau khoảng thời gian ∆t .
Phương pháp giải: Sử dụng đường tròn lượng giác
Chú ý rằng sóng truyền từ M tới N nên trên đường tròn lượng giác điểm
M chạy trước điểm N [như hình vẽ bên].
Sau khoảng thời gian ∆t ta xác định đươc vị trí của điểm M 2 . Dựa vào độ
lệch pha giữa 2 điểm M và N để xác định trạng thái của điểm N.
Ta có kết quả: những điểm nằm ở vế trái bụng sóng thì dao động đi xuống và những điểm nằm ở vế phải
bụng sóng thì dao động đi lên.
II. VÍ DỤ MINH HỌA
Ví dụ 1: [Trích đề thi THPT QG năm 2017]. Trên một sợi dây dài
đang có sóng ngang hình sin truyền qua theo chiều dương của trục
Ox. Tại thời điểm t 0 một đoạn của sợi dây có dạng như hình bên.
Hai phần tử tại M và O dao động lệch pha nhau.
A.
π
4
B.
π
3
C.
3π
4
D.
2π
3
Lời giải:
Nếu tính 1 ô là một đơn vị thì bước sóng là λ = 8 .
Độ dài OM là OM = 3.
Độ lệch pha giữa 2 phần tử tại M và O là ∆ϕ =
2π.OM 3π
. Chọn C
=
λ
4
Ví dụ 2: Một sóng hình sin truyền theo phương Ox từ nguồn O với tần số 20 Hz, có tốc độ truyền sóng nằm
trong khoảng từ 0,7 m/s đến 1 m/s. Gọi A và B là 2 điểm nằm trên Ox, ở cùng một phía so với O và cách
nhau 10cm. Hai phần tử môi trường tại A và B luôn dao động ngược pha với nhau. Tốc độ truyền sóng là
A. 90 cm/s
B. 80 cm/s
C. 85 cm/s
Lời giải:
Hai phần tử môi trường tại A và B luôn dao động ngược pha với nhau nên
D. 100 cm/s
v
2
AB = [ k + 0,5 ] λ = 0,1 ⇔ [ k + 0,5 ] . = 0,1 ⇔ v =
[k ∈
f
k + 0,5
Cho 0, 7