Sóng cơ là gì? Có những loại sóng cơ nào? Phương trình truyền sóng

Sóng cơ học chính là một nội dung nằm trong chương trình vật lý trung học phổ thông. Thật ra kiến thức phần sóng không quá khó. Tuy nhiên, cần phải hiểu được bản chất của sóng; bạn phải nhớ được định nghĩa sóng cơ là gì? Sóng cơ có mấy loại, đặc điểm từng loại sóng cơ học ra sao?… thì mới có thể áp dụng vào khi làm bài tập một cách thuần thục. Nếu bạn còn chưa vững kiến thức phần sóng cơ, theo dõi bài viết này để có thêm cho mình những kiến thức bổ ích về sóng cơ nhé. 

sóng cơ là gì
Lý thuyết về sóng cơ học

Sóng cơ là gì?

Định nghĩa theo sách giáo khoa vật lý: Sóng cơ là dao động cơ lan truyền trong một môi trường. Sóng cơ học chỉ có khả năng lan truyền được trong môi trường vật chất đàn hồi như môi trường rắn, lỏng, khí. Sóng cơ học không thể lan truyền trong môi trường chân không. 

Vận tốc và mức độ truyền của sóng cơ học phụ thuộc vào độ đàn hồi của môi trường mà nó truyền qua. Môi trường có độ đàn hồi càng cao thì sóng cơ lan truyền càng nhanh, và có khả năng lan truyền xa. Mức độ lan truyền của sóng cơ giảm dần từ chất rắn > lỏng > khí. 

Sóng có các tính chất đặc trưng bao gồm: phản xạ, khúc xạ, nhiễu xạ, giao thoa.

sóng cơ là gì
Sóng cơ là gì?

Bài viết tham khảo: Tổng hợp các công thức thấu kính | Bài tập ví dụ có lời giải

Có mấy loại sóng cơ học

Dựa theo các lan truyền trong môi trường, sóng cơ được chia thành hai loại là sóng ngang và sóng dọc. Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu kỹ hơn về tính chất, đặc điểm của hai loại sóng này.

Sóng ngang

Hay còn gọi là sóng S: là loại sóng cơ có phương dao động vuông góc với phương truyền sóng. Sóng ngang có khả năng truyền được trong môi trường chất rắn và trên bề mặt chất lỏng. Môi trường chân không sóng ngang không lan truyền được. Tốc độ truyền của sóng ngang Vs xác định theo công thức:

sóng cơ là gì

sóng cơ là gì
Sóng cơ học gồm hai loại: sóng dọc và sóng ngang

Sóng dọc

Sóng dọc (hay sóng P) là dạng sóng cơ học có phương dao động trùng với phương truyền sóng. Sóng dọc có thể truyền được trong môi trường chất rắn, lỏng, khí và cũng không truyền được trong chân không. Loại sóng này có tốc độ truyền nhanh hơn sóng khác. Nó có tốc độ truyền nhanh gần như gấp đôi so với tốc độ của sóng ngang.

Tốc độ truyền sóng dọc Vp được xác định theo công thức dưới đây:

sóng cơ là gì

Trong đó:

  • K là modul đàn hồi 
  • G là modul ngang
  • p là mật độ tự nhiên

Sóng cơ và các đại lượng của sóng

Vận tốc sóng (v): Là đại lượng để chỉ tốc độ lan truyền của sóng trong môi trường nào đó. Chú ý, vận tốc của sóng cơ không phản ánh vận tốc giao động của các phần tử.

Chu kỳ sóng (T): Là thời gian thực hiện hết một dao động toàn phần

Tần số sóng (f): Là số dao động được thực hiện trong 1 giây. f =

sóng cơ là gì
Các đại lượng của sóng cơ

Bước sóng (λ): Trong một chu kỳ, quãng đường mà sóng lan truyền được ta gọi là bước sóng. Hay còn có thể hiểu, bước sóng là khoảng cách ngắn nhất giữa hai điểm có pha dao động cùng chiều.

Biên độ sóng: Tại mỗi điểm, biên độ sóng là biên độ dao động của mỗi phần tử. Thực tế, biên độ sóng ngày càng giảm dần khi càng xa nguồn dao động. 

Năng lượng sóng: Năng lượng sóng tại mỗi điểm Ei là năng lượng dao động của phần tử sóng tại điểm đó. Cũng giống như biên độ sóng, càng ra xa nguồn dao động, năng lượng sóng càng nhỏ dần. 

Viết phương trình truyền sóng như thế nào?

Viết phương trình sóng cơ tại một điểm cụ thể

Xét một sóng hình sin đang lan truyền trong một môi trường nhất định dọc theo trục Ox. Sóng này phát ra từ gốc tọa độ O với phương trình dao động là: uo = Aocos( ωt + φ).

sóng cơ là gì

Khoảng cách từ O đến M là x. Sóng từ O truyền đến M mất một khoảng thời gian là ∆t =

Ta có phương trình dao động tại điểm M như sau:

sóng cơ là gì

Bỏ qua sự hao tổn năng lượng trong quá trình truyền sóng thì biên độ sóng tại O và M bằng nhau: Ao = AM = A thì:

công thức vật lý

Phương trình sóng cơ tổng quát

Tại một điểm O: uo = Acos( ωt + j)

công thức vật lý

* Dọc theo phương truyền sóng, tại điểm M cách O một đoạn là x

  • Nếu sóng cơ được truyền theo chiều dương của trục Ox thì:

công thức vật lý

  • Sóng cơ được truyền theo chiều âm của trục Ox thì:

công thức vật lý

  • Tại một điểm M xác định trong môi trường sóng: x = const; uM chính là hàm điều hòa theo t của chu kỳ T.
  • Tại một thời điểm xác định t = const ; uM là hàm biến thiên điều hòa theo không gian x với chu kỳ λ.

Chú ý:

  • Tập hợp các điểm có cùng khoảng cách đến nguồn sóng đều dao động cùng pha với nhau.
  • Nếu tại thời điểm t < |xM| / v thì li độ dao động điểm M luôn bằng 0 (uM = 0) vì sóng chưa được truyền đến M.

Bài viết tham khảo: Dao động điều hòa là gì? Phương trình của dao động điều hòa

Những kiến thức về sóng cơ học trên đây chắc chắn có thể giúp các bạn học sinh đạt được điểm môn Vật lý cao hơn. Tuy nhiên đây cũng mới chỉ là những kiến thức tổng hợp cơ bản, giúp các em làm những bài tập cơ bản. Để hiểu sâu và hoàn thành tốt những bài toán nâng cao, các em cần phải biết vận dụng và xâu chuỗi nhiều mảng kiến thức lại với nhau. Từ đó mới đầy đủ nền tảng kiến thức để chinh phục các bài toán khó. Chúc các bạn áp dụng thành công những công thức trên đây. 

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *