Tuyệt phẩm công phá Giải nhanh theo chủ đề trên kênh VTV2 môn Vật Lý Tập 3 (FULL TEXT)

Chủ đề 2. SÓNG DỪNG
1. BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN ĐIỀU KIỆN SÓNG DỪNG TRÊN DÂY
Phương pháp giải
Các điểm nằm trên cùng một bó sóng thì dao động cùng pha.
Các điểm nằm trên hai bó sóng liền kề thì dao động ngược pha nhau.
Các điểm nằm trên bó cùng chẵn hoặc cùng lẻ dao động cùng pha, các điểm nằm trên bó lẻ
thì dao động ngược pha với các điểm nằm trên bó chẵn.
* Khoảng cách hai nút liên tiếp hoặc hai bụng liên tiếp là λ/2, khoảng cách từ một nút đến
một bụng gần nhất là λ/4.
* Nếu một đầu cố định, đầu còn lại cố định (hoặc dao động với biên độ nhỏ), để có sóng
dừng trên dây thì hai đầu phải là hai nút:
λ vT v ⎧Soá buïng = k
l = k = k = k ⎨
2 2 2 f ⎩Soá nuùt = k + 1
* Nếu một đầu cố định, đầu còn lại tự do, để có sóng dừng trên dây thì đầu cố định phải là nút
và đầu tự do là bụng:
λ vT
v ⎧Soá buïng = k
l = ( 2k − 1) = ( 2k − 1) = ( 2k
−1)
⎨
4 4 4 f ⎩ Soá nuùt = k
λ ⎧ Soá buïng = k + 1
l = ( 2k
−1)
⎨
Nếu viết dưới dạng 4 Soá nuùt = k + 1
thì ⎩
* Khoảng cách từ nút thứ nhất đến nút thứ n: ∆ x = ( n − )
Trang89
λ
1 2
λ λ
∆ = − 1 + 2 4
* Khoảng cách từ nút thứ nhất đến bụng thứ n: x ( n )
Ví dụ 1: Sóng dừng trên dây dài 1 m với vật cản cố định, tần số f = 80 Hz. Tốc độ truyền
sóng là 40 m/s. Cho các điểm M 1 , M 2 , M 3 , M 4 trên dây và lần lượt cách vật cản cố định là 20
cm, 30 cm, 70 cm, 75 cm. Điều nào sau đây mô tả không đúng trạng thái dao động của các
điểm.
A. M 2 và M 3 dao động cùng pha. B. M 4 không dao động.
C. M 3 và M 1 dao động cùng pha. D. M 1 và M 2 dao động ngược pha.
Hướng dẫn:Chọn đáp án A
Bước sóng λ = = 0,5( m) = 50( cm) ⇒ = 2,5( cm)
Trang90
v
f
Điểm M 4 là nút nên không
dao động.
Điểm M 1 nằm trên bó 1, điểm
M 3 nằm trên bó 3 nên chúng
dao động cùng pha.
Điểm M 1 và M 2 nằm trên hai
bó liền kề nên dao động
ngược pha nhau.
Điểm M 2 và M 3 nằm trên hai bó liền kề nên dao động ngược pha nhau
λ
2
Ví dụ 2: (ĐH 2007) Trên một sợi dây dài 2 m đang có sóng dừng với tần số 100 Hz, người ta
thấy ngoài 2 đầu dây cố định còn có 3 điểm khác luôn đứng yên. Tốc độ truyền sóng trên dây
là
A. 100 m/s B. 40 m/s C. 80 m/s D. 60 m/s
Hướng dẫn:Chọn đáp án A
Trên dây hai đầu cố định có tổng cộng 5 nút, tức là có 4 bụng nên
1
l = − λ ⇒λ = = m ⇒ v = λ f = m s
2 2
( 5 1) 1( ) 100 ( / )
Ví dụ 3: (ĐH-2011) Một sợi dây đàn hồi căng ngang, hai đầu cố định. Trên dây có sóng
dừng, tốc độ truyền sóng không đổi. Khi tần số sóng trên dây là 42 Hz thì trên dây có 4 điểm
bụng. Nếu trên dây có 6 điểm bụng thì tần số sóng trên dây là
A. 252 Hz B. 126 Hz C. 28 Hz D. 63 Hz
Hướng dẫn:Chọn đáp án D
⎧ v
l = 4
λ ⎪ 2 f 2 f '
l = k ⎨ ⇒ 1 = ⇒ f ' = 63 Hz
2 ⎪ v 3 f
l = 6
⎪⎩ 2 f '
Chú ý:
( )
1) Khoảng thời gian 2 lần liên tiếp sợi dây duỗi thẳng bằng khoảng thời gian 2 lần liên tiếp
một điểm dao động trên dây đi qua vị trí cân bằng (tốc độ dao động cực đại) là T/2.
⇒Khoảng thời gian n lần liên tiếp sợi dây duỗi thẳng là ∆ = ( )
t n –1 T / 2.
2) Khoảng thời gian ngắn nhất một điểm dao động trên dây đi từ vị trí cân bằng (tốc độ dao
động cực đại) đến vị trí biên (tốc độ dao động bằng 0) là T/4.