Bài giảng Chương 2: Dao động - Sóng âm - Siêu âm | Vật lý 12

CHƯƠNG 2:
DAO ĐỘNG – SÓNG ÂM SIÊU ÂM Sóng cơ học 1 MỤC TIÊU
1. Giải thích được cơ chế hình thành và truyền
sóng cơ và phân biệt được các loại sóng
2. Trình bày được các đặc tính sinh lý và hiệu
ứng của âm và siêu âm
3. Nêu được các ứng dụng sóng âm – siêu âm Sóng cơ học 2 NỘI DUNG 1. Sóng cơ
2. Sóng âm – Hiệu ứng Doppler – Siêu âm
3. Ưng dụng sóng âm – siêu âm trong y học Sóng cơ học 3 1. SÓNG CƠ Sóng cơ học 4 1. Sóng cơ
Các khái niệm về dao động
➢ Dao động chuyển động lặp đi lặp lại quanh vị trí cân bằng và có giới hạn trong không gian.
➢ Dao động tuần hoàn là dao động mà trạng thái chuyển động của vật được
lặp lại như cũ sau những khoảng thời gian bằng nhau xác định.
➢ Dao động điều hòa là dao động mà trạng thái dao động được mô tả bởi định
luật dạng cosin (hay sin) đối với thời gian Sóng cơ học 5 1. Sóng cơ
Khái niệm – Phân loại
Sóng cơ: dao động cơ học lan truyền trong môi trường vật chất Sóng dọc Sóng ngang Sóng bề mặt Sóng cơ học 6 1. Sóng cơ
Khái niệm – Phân loại Đỉnh Hướng đi của sóng Vị trí đứng yên Hướng dao động Đáy Sóng cơ học 7 1. Sóng cơ
Khái niệm – Phân loại
“Sóng ngang là sóng mà các phần tử vật chất của môi trường có
phương dao động vuông góc với phương truyền sóng”
➢ Sóng ngang chỉ có thể xảy ra trong môi trường tại đó
biến dạng trượt gây ra các lực đàn hồi.
➢ Do đó các sóng ngang không xuất hiện trong chất lỏng và chất khí. Sóng cơ học 8 1. Sóng cơ
Khái niệm – Phân loại Đẩy sự nén Kéo Hướng truyền sự giãn của sóng sự nén Điểm đứng yên
“Sóng dọc là sóng mà các phần tử vật chất của môi trường có phương
dao động trùng với phương truyền sóng” Sóng cơ học 9 1. Sóng cơ
Khái niệm – Phân loại Sóng dọc
✓ Khi các phần tử của môi trường bị giãn hoặc nén, và môi trường xuất hiện
lực đàn hồi chống lại, khi đó sẽ sinh ra sóng dọc.
✓ Khi các phần tử của môi trường co cụm lại với nhau, ta gọi là “sự nén”.
✓ Khi các phần tử của môi trường tách ra xa nhau, ta gọi là “sự giãn”.
Vậy “Sóng dọc” xuất hiện khi có “sự giãn nén” của các phần tử vật chất
trong một môi trường nhất định. Sóng cơ học 10 1. Sóng cơ
Khái niệm – Phân loại
Sóng mặt: là loại sóng chỉ truyền trong lớp mỏng của không gian
nghĩa là sóng chỉ truyền hầu như trong không gian hai chiều Sóng cơ học 11 1. Sóng cơ
Các đại lượng đặc trưng của sóng cơ
✓ Chu kỳ (T) là khoảng thời gian cần thiết để vật thực hiện đúng một
dao động toàn phần.
✓ Tần số (f) là số dao động toàn phần được thực hiện trong khoảng thời gian 1 chu kỳ. f = 1.0 Hz f = 2.0 Hz 1 dao động/ 1 giây 2 dao động/ 1 giây Sóng cơ học 12 1. Sóng cơ
Các đại lượng đặc trưng của sóng cơ
“Bước sóng” là khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên cùng một
phương truyền sóng dao động cùng pha. Bước sóng dài Bước sóng ngắn Điểm đứng yên Sóng cơ học 13 1. Sóng cơ
Các đại lượng đặc trưng của sóng cơ
Vận tốc của sóng cơ là vận tốc lan truyền của sóng trong không gian
Vận tốc và mức lan truyền của sóng cơ phụ thuộc vào
nhiều yếu tố (tính đàn hồi của môi trường, nhiệt độ, áp suất….) Sóng cơ học 14 1. Sóng cơ
Các đại lượng đặc trưng của sóng cơ
Biên độ của sóng là độ dịch chuyển lớn nhất của phần tử vật chất so
với vị trí đứng yên trong môi trường truyền sóng.
“Sóng có năng lượng càng lớn thì biên độ càng cao” Biên độ lớn Biên độ nhỏ Điểm đứng yên Sóng cơ học 15 1. Sóng cơ
Hiện tượng đặc trưng Sóng cơ học 16 1. Sóng cơ
Hiện tượng đặc trưng
•Hiện tượng hai sóng kết hợp, khi gặp nhau tại những điểm xác định,
luôn luôn hoặc tăng cường nhau, hoặc làm yếu nhau gọi là sự giao thoa của sóng. Hai sóng cùng pha
Hai sóng ngược pha gặp gặp nhau tại M cho
nhau tại M cho biên độ dao
biên độ dao động
động tổng hợp tại M tổng hợp tại M Sóng cơ học 18 1. Sóng cơ
Hiện tượng đặc trưng
Nhiễu xạ là hiện tượng sóng đi qua khe hẹp hoặc khi
gặp vật cản thì nó bị lệch khỏi phương truyền thẳng và đi vòng qua vật cản Sóng cơ học 19 2. SÓNG ÂM HIỆU ỨNG DOPPLER Sóng cơ học 20 2. Sóng âm Khái niệm
▪ Sóng âm có bản chất là sóng cơ học.
▪ Trong môi trường chất lỏng hoặc
khí, sóng âm là sóng dọc. Quá
trình truyền âm là quá trình nén
dãn của các phân tử vật chất
trong suốt môi trường truyền âm. Sóng cơ học 21