Sóng cơ là gì? Lý thuyết liên quan đến sóng cơ

26 Tháng Tư, 2022 106 HoangCuc

Bạn đang thắc mắc sóng cơ là gì? Sóng cơ được phân loại như thế nào? Hãy cùng với sieusach.info khám phá ngay sau đây nhé!

Định nghĩa sóng cơ là gì?

Sóng cơ học được định nghĩa là sự lan truyền dao động cơ học (năng lượng, trạng thái dao động) trong môi trường vật chất đàn hồi theo thời gian.

Ví dụ sóng cơ là gì?

Ví dụ sóng cơ là gì?

Nhận xét cụ thể:

– Sóng cơ học hiểu một cách đơn giản là sự lan truyền dao động, lan truyền năng lượng, lan truyền pha dao động hay trạng thái dao động chứ không phải là quá trình lan truyền vật chất hay các phần tử sóng.

Ví dụ: Trên mặt nước thì cánh bèo hay chiếc phao chỉ dao động tại chỗ khi có sóng truyền qua.

– Sóng cơ chỉ lan truyền được trong môi trường vật chất đàn hồi chứ không lan truyền được trong môi trường chân không. Đây chính là khác biệt cơ bản giữa sóng cơ và sóng điện từ bởi sóng điện từ có thể lan truyền rất tốt trong môi trường chân không.

Ví dụ: Bên ngoài không gian vũ trụ thì các phi hành gia phải liên lạc với nhau thông qua bộ đàm hoặc ký hiệu.

– Tốc độ và mức độ lan truyền của sóng cơ có sự phụ thuộc rất nhiều vào tính đàn hồi của môi trường, tức là môi trường có tính đàn hồi càng cao thì tốc độ sóng cơ càng lớn và khả năng lan truyền của nó càng xa. Do vậy mà tốc độ và mức độ lan truyền sóng cơ giảm theo thứ tự các môi trường như sau: rắn, lỏng rồi đến môi trường khí. 

Các vật liệu như: bông, xốp hay nhung… có tính đàn hồi nhỏ vì vậy mà khả năng lan truyền sóng cơ là rất kém. Do đó mà các vật liệu này thường được dùng để cách âm hay chống rung…

Ví dụ: Khi bạn áp tai xuống đường ray thì có thể nghe thấy tiếng tàu hỏa từ xa mà ngay tại thời điểm đó ta không thể nghe thấy tiếng tàu trong không khí.

– Sóng cơ học là quá trình lan truyền theo thời gian chứ nó không phải là hiện tượng tức thời. Trong môi trường vật chất đồng tính và đẳng hướng thì các phần tử gần nguồn sóng sẽ nhận được sóng sớm hơn là các phần tử ở xa nguồn.

Phân loại sóng cơ

Sóng cơ được chia thành 2 loại chính như sau:

Sóng cơ gồm sóng ngang và sóng dọc

Sóng cơ gồm sóng ngang và sóng dọc

Sóng ngang

– Sóng ngang hay sóng S là sóng cơ có phương dao động vuông góc với phương truyền sóng. Sóng ngang có thể truyền được trong môi trường chất rắn và trên bề mặt chất lỏng nhưng không truyền được trong môi trường chân không.

– Sóng S chỉ có thể truyền trong chất rắn hoặc thể vô định hình gần rắn mà không truyền được qua chất lỏng và khí. Tốc độ truyền sóng ngang Vs được xác định theo công thức như sau:

Tốc độ truyền sóng ngang Vs

Sóng dọc

– Sóng dọc là một dạng sóng cơ có phương dao động trùng với phương truyền sóng. Sóng dọc có thể truyền được trong môi trường chất rắn, chất lỏng và chất khí. Tuy nhiên cũng giống như sóng ngang, sóng dọc cũng không truyền được trong chân không.

– Sóng dọc được đánh giá là truyền nhanh hơn các sóng khác. Sóng dọc có thể truyền qua loại vật liệu bất kỳ bao gồm cả chất lỏng và chất khí. Nó có thể truyền nhanh gần gấp đôi so với tốc độ của sóng ngang S.

– Tốc độ truyền sóng dọc Vp được xác định theo công thức sau:

Tốc độ truyền sóng dọc Vp

– Trong đó:

    • K: modul đàn hồi hay model nén
    • G: modul ngang hay modul trượt
    • p: mật độ tự nhiên 

Các đại lượng đặc trưng của sóng cơ

Các đại lượng đặc trưng của sóng cơ

+) Biên độ của sóng (A): là biên độ dao động của một phần tử vật chất khi có sóng truyền qua.

+) Tần số sóng (f): là tần số dao động của một phần tử vật chất khi có sóng truyền qua.

+) Năng lượng sóng: là năng lượng dao động của các phần tử vật chất khi mà có sóng truyền qua.

+) Bước sóng (λ): là quãng đường mà sóng truyền đi được tính trong một chu kỳ hay là khoảng cách giữa hai điểm gần nhất trên phương truyền sóng dao động cùng pha với nhau. Công thức tính λ như sau:

Công thức tính bước sóng λ

– Trong đó:

    • λ: bước sóng
    • T: chu kỳ
    • f: tần số
    • ω: tần số góc của sóng

Phương trình sóng cơ

Độ lệch pha

Giữa hai điểm trên một phương truyền sóng cách nhau một đoạn x (hoặc d) sẽ có độ lệch pha là: Δφ=ωxv=2πxλ=2πdλ

Chú ý:

– Hai dao động được cho là cùng pha khi hai điểm trên phương truyền sóng cách nhau một số nguyên lần bước sóng: 

Δφ=k2π → d=kλ

– Hai dao động ngược pha khi hai điểm trên phương truyền sóng cách nhau một khoảng số bán nguyên lần bước sóng:

Δφ=(2k+1)π → d=(k+12)λ

– Hai dao động vuông pha khi có hai điểm trên phương truyền sóng cách nhau một khoảng số bán nguyên lần nửa bước sóng: 

Δφ=(2k+1)π2 → d=(k+12)λ2

Xem thêm:

Phương trình truyền sóng

Phương trình truyền sóng

– Nếu dao động tại O là uo=Acos(ωt+φo), dao động được truyền đến M cách O một khoảng OM = x, tốc độ v thì dao động tại M sẽ trễ pha là Δφ=2πxλ so với dao động tại O, tức là ∆φ=pha(uM)-pha(uO)=-2πxλ, do đó ta có biểu thức sóng tại M sẽ là:

uM=Acos(ωt+φo−2πxλ

Lưu ý: Sóng tại điểm M có tính chất tuần hoàn theo thời gian với chu kì là T và tuần hoàn theo không gian với chu kì bằng bước sóng là λ.

Trên đây là những kiến thức liên quan đến sóng cơ là gì, phân loại sóng cơ và phương trình sóng cơ. Hy vọng sẽ giúp bạn có thêm nhiều kiến thức bổ ích để phục vụ trong học tập và làm việc nhé!

Bài viết liên quan