Bài giảng Âm thanh - Chương 1: Cơ sở về dao động, sóng cơ và sóng âm (Tiếp theo)

Chia sẻ: Bạch Nhược Đông | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:23

Thêm vào BST

Báo xấu

19
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Âm thanh - Chương 1: Cơ sở về dao động, sóng cơ và sóng âm (Tiếp theo) cung cấp cho học viên những kiến thức về sóng cơ trên một sợi dây kéo căng; phương trình sóng và một số đặc trưng của sóng; bước sóng và số sóng; chu kỳ, tần số góc và tần số; vận tốc truyền sóng;... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Âm thanh - Chương 1: Cơ sở về dao động, sóng cơ và sóng âm (Tiếp theo)

Bồi dưỡng giáo viên giảng dạy Khoa học tự nhiên THCS ÂM THANH Phạm Đỗ Chung Bộ môn Vật lí chất rắn – Điện tử Khoa Vật lí, ĐH Sư Phạm Hà Nội 136 Xuân Thủy, Cầu Giấy, Hà Nội PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 Khoa học tự nhiên THCS
Chương 1: Cơ sở về dao động, sóng cơ và sóng âm 1. Cơ sở về dao động 2. Sóng cơ trên một sợi dây kéo căng PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 2
Sóng cơ trên một sợi dây kéo căng Sóng ngang Độ dịch chuyển (li độ) của các phần trên sợi dây vuông góc với phương truyền sóng. Dạng sóng tùy vào nguồn sóng PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 3
Sóng dọc Độ dịch chuyển (li độ) của các phần tử vật chất của môi trường truyền sóng song song với phương truyền sóng. Fig. 16-2 PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 4
Phương trình sóng và một số đặc trưng của sóng Sự lan truyền một sóng ngang y v ym t x sin 80 t y ( x, t ) = ym sin ( kx - wt ) Displacement (y): li độ của sóng Amplitude (ym): biên độ sóng Oscillating term: thừa số dao động Phase: pha của sóng Angular wave number (k): số sóng Position tọa độ (vị trí) của Hình 17-4 phần tử dao động Angular frequency: tần số góc Time: thời gian PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 5
Hình ảnh của một sóng ngang ở các thời điểm khác nhau y ( x, t ) = ym sin ( kx - wt ) Biên độ: ym Pha của sóng: kx - wt ® -1 £ sin ( kx - wt ) £ 1 Hình 17-5 PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 6
Bước sóng và số sóng y ( x, t ) = ym sin ( kx - wt ) y ( x,0) = ym sin ( kx ) ym sin ( kx1 ) = ym sin ( k ( x1 + l ) ) = ym sin ( kx1 + k l ) 2p k l = 2p ® k = l Bước sóng: l Số sóng: k Số sóng có ý nghĩa là số dao động trong một đơn vị độ dài (theo phương truyền sóng) PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 7
Chu kỳ, tần số góc và tần số y ( x, t ) = ym sin ( kx - wt ) y ( 0, t ) = ym sin ( -w t ) x=0 = - ym sin (w t ) - ym sin (w t1 ) = ym sin (w ( t1 + T ) ) Hình 17-6 = ym sin (w t1 + wT ) 2p 1 w wT = 2p ® w = and f = = T T 2p Chu kì: T Tần số góc: w Tần số: f Tần số có ý nghĩa là số dao động trong một đơn vị thời gian PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 8
Pha ban đầu Hình 17-7 y ( x, t ) = ym sin ( kx - wt + f ) t=0 Pha ban đầu: f Pha ban đầu được thêm vào trong phương trình sóng y(x,t) để mô tả một sóng không bắt đầu từ gốc tọa độ t=0 if f = 0 ® y ( x = 0, t = 0) = ym sin ( 0 + 0 + 0) = 0 However, if for example p æ pö f =+ ® y ( x = 0, t = 0 ) = ym sin ç 0 + 0 + ÷ ¹ 0 5 è 5ø PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 9
Vận tốc truyền sóng w l v= = =lf k T Hình 17-8 l Vận tốc truyền sóng là quãng đường sóng đi được trong v= ® one wavelength l moves past in one period T T một chu kì (quãng đường này chính là bước sóng) PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 10
Vận tốc truyền sóng v t x sin 80 t Chú ý nếu pha của sóng có dạng kx –wt thì sóng sẽ lan truyền theo chiều +x v t x sin 80 t Chú ý nếu pha của sóng có dạng kx +wt thì sóng sẽ lan truyền theo chiều -x PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 11
Tốc độ truyền sóng trên một sợi dây D F = 2 (t sin q ) » t ( 2q ) = t q t sin q R D Ở đó where 2q = R Dm = µD Gia tốc hướng tâm Centripetal của đoạn dây acceleration of Hình 17-10 string có độ dài D element v2 t a= v= R µ Tốc độ truyền sóng Vận tốc truyền sóng trên một sợi dây phụ thuộc vào khối lượng riêng của dây và hệ số đàn hồi của sợi dây mà không phụ thuộc vào tần số góc hay biên độ của sóng. PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 12
Năng lượng của sóng u=0 Động năng (K) của sóng ngang trên dây Cực đại ở vị trí b trên Hình 17-12 Cực tiểu ở vị trí a trên Hình 17-12 u Thế năng (U) của sóng ngang trên dây Cực đại ở vị trí a trên Hình 17-12 Hình 17-12 Cực tiểu ở vị trí b trên Hình 17-12 K =U = 0 Năng lượng của sóng dưới dạng thế năng và động năng được truyền dọc theo sợi dây. Trên hình mô tả năng lượng ở vị trí một đầu của sợi dây được truyền tới khu vực lúc đầu dây đứng yên (tức là có K=U=0) PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 13
Các hiệu ứng của sóng Một sóng bất kì sẽ luôn tuân theo qui luật của các hiệu ứng sau: Phản xạ, Khúc xạ và Nhiễu xạ Phản xạ là hiện tượng sóng quay ngược trở lại môi trường truyền sóng khi đi tới và đập vào biên của môi trường đó. Góc phản xạ bằng với góc tới của sóng. Hình vẽ biểu diễn một sóng phẳng lan truyền trên mặt phẳng với các điểm trên cùng một mặt sóng (đường thẳng) có cùng pha dao động PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 14
Các hiệu ứng của sóng Khúc xạ là hiện tượng sóng đổi hướng khi đi từ môi trường này sang môi trường kia. Trong hiện tượng khúc xạ thì hướng truyền và bước sóng ở hai môi trường có tốc độ truyền sóng khác nhau là khác nhau. Điều này đảm bảo cho tần số của sóng không bị thay đổi. PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 15
Các hiệu ứng của sóng Nhiễu xạ là hiện tượng sóng đi vòng qua một vật cản hoặc đi xuyên qua một lỗ nhỏ trên vật cản Nhiễu xạ là một tính chất quan trọng của sóng làm cho sóng có cách di chuyển khác hẳn với những vật cụ thể có kích thước, khối lượng mà học sinh vẫn biết trước kia. PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 16
Sự chồng chập hai sóng y ' ( x, t ) = y1 ( x, t ) + y2 ( x, t ) Hi hai sóng chồng lên nhau thì li độ của dao động tại điểm chồng chập là tổng đại số của từng li độ thành phần Hai sóng được truyền độc lập và không bị ảnh hưởng lẫn nhau. Hình 17-14 PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 17
Giao thoa của sóng Cho 2 sóng cùng truyền trên một sợi dây có phươn trình: y1 ( x, t ) = ym sin ( kx - wt ) and và y2 ( x, t ) = ym sin ( kx - wt + f ) y ' ( x, t ) = y1 ( x, t ) + y2 ( x, t ) = ym sin ( kx - w t ) + ym sin ( kx - w t + f ) 1 1 a = kx - w t sin a + sin b = 2sin (a + b ) cos (a + b ) 2 2 b = kx - w t + f Hình 17-15 PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 18
Giao thoa của sóng é 1 ù æ 1 ö y ' ( x, t ) = ê 2 ym cos f ú sin ç kx - w t + f ÷ ë 2 û è 2 ø Cùng pha Ngược pha Lệch pha amplitude é 1 ù y ' ( x, t ) = ê 2 ym cos f ú ë 2 û Hình 17-16 y ' ( x, t ) = 0 if f = p y ' ( x, t ) = 2 ym sin ( kx - wt ) if f = 0 PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 19
Giao thoa của sóng y1 ( x, t ) = ym1 sin ( kx - wt ) y2 ( x, t ) = ym 2 sin ( kx - wt + f ) y ' ( x, t ) = ym ' sin ( kx - wt + b ) Kết quả giao thoa bên trên được tính bằng cách sử dụng giản đồ vector Hình 17-17 PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 20