01Kiến thức cần nhớ
1. Sự phản xạ sóng
Sóng đi tới đầu dây thì bị phản xạ quay lại.
- Đầu cố định: sóng phản xạ ngược pha với sóng tới (đổi dấu li độ) và đầu dây luôn đứng yên: đó là một nút.
- Đầu tự do: sóng phản xạ cùng pha với sóng tới và đầu dây dao động mạnh nhất: đó là một bụng.
Sóng tới và sóng phản xạ cùng tần số, truyền ngược chiều nhau nên là hai sóng kết hợp, chúng giao thoa với nhau.
2. Sóng dừng
Đặc điểm của sóng dừng (dây có sóng dừng ổn định):
- Khoảng cách giữa hai nút liên tiếp, hoặc hai bụng liên tiếp, bằng ; từ một nút đến bụng kề nó bằng .
- Biên độ của điểm cách nút gần nhất một đoạn là , trong đó là biên độ bụng ( nếu sóng tới có biên độ ). Nếu tính từ bụng: .
- Các điểm trong cùng một bó sóng (giữa hai nút liên tiếp) dao động cùng pha; hai bó kề nhau dao động ngược pha.
- Tất cả các điểm (trừ nút) đi qua vị trí cân bằng cùng lúc, và hai lần duỗi thẳng liên tiếp của dây cách nhau .
- Sóng dừng không truyền năng lượng dọc dây; năng lượng chỉ qua lại trong từng bó.
Kéo f (hoặc bấm f₁, f₂, f₃): ở tần số bất kì dây rung rất nhẹ, nhưng khi l = nλ/2 (đầu cố định) hoặc l = (2n+1)λ/4 (đầu tự do) biên độ tăng vọt, hiện n bụng và các nút. Đồ thị bên dưới là đường cộng hưởng. Bật “Sóng tới và sóng phản xạ” để thấy hai sóng chạy ngược chiều.
3. Điều kiện sóng dừng trên dây
Muốn có sóng dừng ổn định, hai đầu dây phải thoả điều kiện nút, bụng tương ứng với kiểu đầu. Chiều dài dây phải chứa nguyên số lần tương ứng.
Hai tần số liên tiếp cho sóng dừng trên dây hai đầu cố định cách nhau ; tần số nhỏ nhất () là .
02Tóm tắt
- Sóng dừng = sóng tới + sóng phản xạ; nút đứng yên, bụng dao động mạnh nhất.
- Hai nút (bụng) liên tiếp cách ; nút – bụng kề nhau cách .
- Hai đầu cố định: ( bụng, nút). Một đầu tự do: .
- với tính từ nút. Cùng bó cùng pha, bó kề nhau ngược pha.
- Hai lần duỗi thẳng liên tiếp cách .
03Mở rộng
Dạng: Các điểm cùng biên độ cách đều nhau, suy ra và biên độ bụng
Dạng khó (mức học sinh giỏi). Trên dây có sóng dừng, các điểm có cùng biên độ (khác và khác ) xuất hiện theo từng cặp đối xứng qua một bụng hoặc qua một nút. Đi dọc dây, khoảng cách giữa hai điểm cùng biên độ liên tiếp luân phiên hai giá trị: (hai điểm đối xứng qua một bụng, mỗi điểm cách bụng ) rồi (hai điểm đối xứng qua một nút kề đó).
- Nếu ba điểm , , liên tiếp cùng biên độ lại cách đều () thì hai khoảng luân phiên bằng nhau: , và .
- Khi đó mỗi điểm cách nút (hoặc bụng) gần nhất , nên , tức .
- Từ và tính và .
Ví dụ. Ba điểm , , liên tiếp cùng biên độ cm, cm. Khi đó nên cm, cm. Nếu Hz thì m/s; tốc độ dao động cực đại của bụng m/s.
Lỗi hay gặp: cho ; quên điều kiện cách đều; tính biên độ bụng bằng biên độ của .
