Giải Vật lí 11 Bài 4: Sóng dừng
Luyện tập 1 trang 55
Hãy chỉ ra các nút sóng và các bụng sóng trên các Hình 4.1 và 4.2. Lời giải:
- Những điểm dao động với biên độ cực đại là bụng sóng.
- Những điểm không dao động (đứng yên) là nút sóng. Câu hỏi 1 trang 55
Tiến hành thí nghiệm tạo sóng dừng trên dây và lập bảng ghi kết quả vào vở như mẫu Bảng 4.1.
Nhận xét về mối liên hệ giữa tần số sóng trên dây và số bụng sóng quan sát được. Lời giải:
Học sinh tự thực hiện thí nghiệm và tham khảo bảng kết quả mẫu dưới đây
Bảng 4.1. Kết quả thí nghiệm sóng dừng trên dây
Chiều dài dây AB = 1,2 m Số bụng sóng 2 3 4 f (Hz) 10 15 20
Nhận xét: Tần số trên dây tỉ lệ thuận với số bụng sóng. Câu hỏi 2 trang 56
Hãy chỉ ra vị trí các nút sóng trên Hình 4.4. Xác định khoảng cách giữa hai nút sóng liên tiếp. Lời giải:
- Vị trí các nút là những điểm không dao động.
- Khoảng cách giữa hai nút sóng liên tiếp bằng nửa bước sóng. Câu hỏi 3 trang 56
Hãy chỉ ra vị trí các bụng sóng trên Hình 4.4. So sánh biên độ của sóng tổng hợp tại bụng sóng
với biên độ của sóng tới. Lời giải:
- Bụng sóng là những điểm dao động với biên độ cực đại.
- Biên độ của sóng tổng hợp tại bụng sóng lớn hơn biên độ của sóng tới. Điều đó chứng tỏ tại
điểm đó, sóng tới và sóng phản xạ cùng pha, làm tăng cường sóng. Câu hỏi 4 trang 56
Có thể nói sóng dừng trên dây là hiện tượng giao thoa sóng được không? Nếu có thì đây là
giao thoa của những sóng nào? Lời giải:
- Hoàn toàn chính xác khi nói sóng dừng là hiện tượng giao thoa sóng.
- Đây là giao thoa của sóng tới và sóng phản xạ (sóng phản xạ xuất hiện khi sóng tới đến bề
mặt vật cản và hình thành nên sóng phản xạ) truyền theo cùng một phương, giao thoa với
nhau tạo thành một hệ sóng dừng.
Luyện tập 2 trang 57
Kiểm tra lại công thức (4.4) với kết quả của Bảng 4.1 thu được trong thí nghiệm quan sát sóng
dừng trên dây đã thực hiện. Lời giải:
Bảng 4.1. Kết quả thí nghiệm sóng dừng trên dây
Chiều dài dây AB = 1,2 m Số bụng sóng 2 3 4 f (Hz) 10 15 20
Nghiệm lại công thức 4.1.
Ở thí nghiệm trên ta dùng cần rung tạo ra vận tốc sóng là 12 m/s. Với f = 10 Hz: λ = = 1,2m, đó 1,2 = hay AB = 2. Với f = 10 Hz: λ = = 0,8m, đó 1, 2= hay AB = 3. Với f = 10 Hz: λ = = 0,6m, đó 1,2 = hay AB = 4.
Từ các kết quả trên ta thấy công thức L= k. được nghiệm đúng. Câu hỏi 5 trang 57
Từ công thức tính tốc độ sóng, hãy chỉ ra các đại lượng cần xác định khi muốn đo tốc độ
truyền âm trong không khí. Lời giải:
Từ công thức tính tốc độ sóng: v = λf, ta thấy để đo tốc độ truyền âm trong không khí cần xác
định được tần số của sóng âm f, bước sóng của sóng âm λ.
- Xác định tần số f bằng máy phát âm tần,
- Xác định bước sóng thông qua công thức: l = k. ⇒ λ =
với chiều dài sợi dây và số bụng sóng xác định được. Câu hỏi 6 trang 57
Đề xuất phương án ứng dụng hiện tượng sóng dừng để đo tốc độ truyền âm trong không khí:
– Vì sao một đầu của ống cộng hưởng cần dịch chuyển được? Tìm phương án giúp thay đổi
độ dài của cột khí trong ống.
– Vì sao cần xác định các vị trí mà âm thanh thu được có cường độ nhỏ nhất hoặc lớn nhất?
– Nêu cách tính bước sóng của sóng âm qua các giá trị độ dài cột khí trong ống của những lần
xác định được vị trí nút sóng. Câu hỏi 7 trang 58
Tiến hành thí nghiệm và lập bảng ghi kết quả như mẫu Bảng 4.2. Tính sai số của phép đo. Lời giải:
Tiến hành thí nghiệm và có bảng kết quả như bài trên, sử dụng kết quả đó để tính sai số. Với f = 650 Hz: Sai số của d: Sai số của bước sóng: Sai số của tốc độ: Vận dụng trang 58
Vì sao ở thí nghiệm tạo sóng dừng trong ống cộng hưởng nếu một đầu ống để hở thì khi có
sóng dừng, ta có thể nghe được âm rất to tại đầu ống đó? Lời giải:
Vì tại đầu hở đó là 1 bụng sóng, mà biên độ tại bụng là lớn nhất nên ta có thể nghe được âm
rất to tại đầu ống đó.