DAO ĐỘNG VÀ SÓNG CƠ SÓNG ÂM VÀ SIÊU ÂM

Chia sẻ: Lanh Nguyen | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:28

Thêm vào BST

Báo xấu

186
lượt xem 22
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

-Dao động là một chuyển động được lặp lại nhiều lần theo thời gian -Dao động cơ điều hòa là dao động sinh ra dưới tác dụng của lực tỉ lệ với độ dịch chuyển và hướng về vị trí cân bằng -Phương trình: F = -kx = ma =md2x/dt2 md2x/dt2 + kx =0, đặt ω2 = k/m

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: DAO ĐỘNG VÀ SÓNG CƠ SÓNG ÂM VÀ SIÊU ÂM

CHƯƠNG II DAO ĐỘNG VÀ SÓNG CƠ SÓNG ÂM VÀ SIÊU ÂM 1. DAO ĐỘNG VÀ SÓNG CƠ 2. SÓNG ÂM VÀ SIÊU ÂM 16.09.2009 1
BÀI 1 DAO ĐỘNG VÀ SÓNG CƠ 1. DAO ĐỘNG CƠ HỌC 2. SÓNG CƠ 16.09.2009 2
DAO ĐỘNG CƠ HỌC CON LẮC LÒ XO O M F O x F = -kx 16.09.2009 3
DAO ĐỘNG CƠ HỌC KHÁI NIỆM VÀ PHƯƠNG TRÌNH • -Dao động là một chuyển động được lặp lại nhiều lần theo thời gian • -Dao động cơ điều hòa là dao động sinh ra dưới tác dụng của lực tỉ lệ với độ dịch chuyển và hướng về vị trí cân bằng • -Phương trình: • F = -kx = ma =md2x/dt2  md2x/dt2 + kx =0, đặt ω2 = k/m  d2x/dt2 + ω2x = 0  x = Acos(ωt +α), (nghiệm của ft) 16.09.2009 4
DAO ĐỘNG CƠ HỌC BIÊN ĐỘ, PHA, CHU KỲ VÀ TẦN SỐ • x = Acos(ωt +α) • Trong đó: • A- biên độ, A = lxlmax • ω- tần số góc • (ωt +α)- pha, α- pha ban đầu • T=2π/ω-chu kỳ, f=1/T=ω/2π-tần số • v = dx/dt = -Aωsin(ωt +α) - vận tốc • a = dv/dt =-Aω2cos(ωt +α) - gia tốc 16.09.2009 5
DAO ĐỘNG CƠ HỌC NĂNG LƯỢNG DAO ĐỘNG • Năng lượng: W = Wđ + Wt • (Wđ)M= mv2/2 = mA2ω2sìn2(ωt +α)/2 • = kA2sìn2(ωt +α)/2 (do k=mω2) • AOM = ∫Fdx (lấy từ 0 đến x) = (Wt)O– (Wt)M • = ∫-kxdx (lấy từ 0 đến x) = -kx2/2 • Nếu quy ước (Wt)O = 0 thì: • (Wt)M= kx2/2=kA2cos2(ωt +α)/2 • W = kA2sìn2(ωt +α)/2+ kA2cos2(ωt +α)/2 • = kA2/2 = mA2ω2/2  Năng lượng của hệ được bảo tòan 16.09.2009 6
DAO ĐỘNG CƠ HỌC DAO ĐỘNGTẮT DẦN • -Lực cản môi trường: Fc = -rv  pt dao động: ma = F+Fc = -kx-rv  md2x/dt + kx + rdx/dt = 0 • -Đặt ω2 = k/m, 2β =r/m  d2x/dt + 2βdx/dt + ω2x = 0 • -Khi ω > β nghiệm pt có dạng: • X = Ae-βtcos(ω*t+α) là pt dao động tắt dần • - Tần số góc dđ tắt dần: ω* = (ω2 – β2)1/2 • - Chu kỳ dđ tắt dần: T = 2π/(ω2 – β2)1/2 16.09.2009 7
DAO ĐỘNG CƠ HỌC DAO ĐỘNG CƯỠNG BƯC-CỘNG HƯỞNG • -Ngọai lực tuần hòan: Fn = Hcos(pt)  pt: ma =-kx-rx+Hcos(pt)  d2x/dt + 2βdx/dt + ω2x = Hcos(pt)/m • -Nghiệm của pt có dạng: • x = Bcos(pt+ φ), trong đó: • B = H/m(p2- ω2)2+4β2p2)1/2 • tgφ = - 2β/(p2- ω2) • -Hiện tượng cộng hưởng: • khi p =(ω2 -2β2)1/2 (tần số góc cộng hưởng) • Bmax = H/2mβ(ω2 -β2)1/2 16.09.2009 8
DAO ĐỘNG CƠ HỌC HIỆN TƯỢNG CỘNG HƯỞNGNHỌN • - Bmax = H/2mβ(ω2 -β2)1/2 • Khi ma sát nhỏ (r nhỏ)  β = r/m giảm  Bmax tăng • -Đặc biệt khi β~0  pch ~ ω Bmax rất lớn  cộng hưởng nhọn • -Ứng dụng: • -Đo tần số dòng điện (tần số kế) • -Ngăn ngừa sự phá họai vì cộng hưởng • -Chẩn đóan nghe 16.09.2009 9
Sự hình thành sóng cơ trong môi trường vật chất • Môi trường đàn hồi được cấu tạo bởi các phần tử mà giữa chúng có lực liên kết. • Khi một phần tử A trong môi trường bị ngoại lực tác dụng thì phần tử này sẽ dao động. Do tương tác các phần tử bên cạnh A cũng thực hiện dao động. Hiện tượng này tiếp tục xảy ra đối với các phần tử khác trong môi trường và dao động được truyền đi. 16.09.2009 10
Khái niệm sóng cơ • Sóng cơ (sóng đàn hồi) : là những dao động cơ học lan truyền trong môi trường đàn hồi. – Khi sóng truyền đi, chỉ có dao động được truyền đi còn các phần tử trong môi trường chỉ dao động quanh vị trí cân bằng của nó. – Sóng cơ không lan truyền được trong chân không, vì ở đó không có môi trường đàn hồi. – Vật gây ra kích động được gọi là nguồn phát sóng, phương truyền sóng được gọi là tia sóng, không gian sóng truyền qua là trường sóng. 16.09.2009 11
Phân loại sóng cơ • Sóng dọc: dao động của các phần tử trong môi trường song song với phương truyền sóng. – Sóng dọc có thể tồn tại trong cả ba môi trường rắn, lỏng và khí. • Sóng ngang : dao động của các phần tử trong môi trường vuông góc với phương truyền sóng. – Sóng ngang chỉ tồn tại trong môi trường rắn. Nguyên do là trong môi trường rắn, các phân tử của môi trường liên kết với nhau rất mạnh, nên khi một lớp chuyển động trượt thì nó có khả năng làm chuyển động các lớp kế cận, còn trong chất lỏng và 16.09.2009 thì ngược lại. khí 12
SÓNG CƠ HÀM SÓNG O M v • y • -Tại điểm O: u=f(t), y = 0 • -Tại điểm M vào thời điểm t sẽ lập lại dao động ở O nhưng tại thời điểm t’=t-y/v, ta có: • u(y,t) = u(0,t’) hay: u(y,t) = f(t-y/v) • -Sóng trên gọi là sóng phẳng chạy và biểu thức trên gọi là hàm sóng • -Sóng phẳng đơn sắc: u = Acos(ω(t-y/v)+ α) 16.09.2009 13
SÓNG CƠ HÀM SÓNG • u = Acos(ω(t-y/v)+ α) • A-biên độ; ω-tần số góc;T= 2π/ω- chu kỳ; • ω(t-y/v)+α- pha sóng; α - pha ban đầu • k= ω/v- số sóng; λ =vT-bước sóng; • f=1/T là tần số sóng • -Thường chọn α=0 khi đó: • u = Acosω(t-y/v) thường gọi là hàm sóng • u = Acos(ωt-2πy/λ) và viết: • u = Ae-i(ωt-2πy/λ), • với cách hiểu u chỉ là phần thực của số phức 16.09.2009 14
BÀI 2 SÓNG ÂM VÀ SIÊU ÂM 1. SÓNG ÂM 2. SIÊU ÂM 16.09.2009 15
SÓNG ÂM KHÁI NIỆM CƠ BẢN • -Sóng âm là những sóng cơ có biên độ nhỏ mà thính giác ta có thể nhận biết được • -Tần số f: 20-20.000Hz (λ: 2cm-20m) • -Chỉ truyền trong môi trường vật chất • -Có thể phản xạ, khúc xạ, nhiễu xạ, hấp thu như tia sáng • -Vận tốc truyền trong chất khí: • v= (γRT/μ)1/2 • với: γ = Cp/Cv; R-hằng số khí lý tưởng; T là nhiệt độ K; μ -khối lượng phân tử khí 16.09.2009 16
SÓNG ÂM HIỆU ỨNG DOPPLER • - v: vận tốc âm; f: tần số nguồn âm; u: vận tốc nguồn; u’: vận tốc máy thu; • - Tần số f’ máy thu nhận được: • f’ = f(v+u’)/(v-u) • - Nguồn chuyển động, máy thu đứng: • f’ = fv/(v-u) • +Nguồn đi tới máy thu (u>0) f’>f • +Nguồn ra xa máy thu (u
SÓNG ÂM ĐẶC TÍNH CỦA ÂM • -Độ cao âm: do tần số âm quyết định • -Âm sắc: đặc trưng cho sắc thái của âm • -Độ to: đặc trưng cho độ mạnh âm về phương diện sinh lý (định luật Vêbe Phêsne): • L = klog(I/I0), trong đó: • I là cường độ âm ta muốn xác định • I0=10-12 W/m2 là cường độ cơ sở • k là hệ số tỷ lệ, k=1 nếu đơn vị là bel • -Thời gian vang của phòng diện tích S, thể tích V: τ = 0,163.V/αS, α-hệ số hấp thu 16.09.2009 18
SÓNG ÂM ĐẶC TÍNH SINH LÝ CỦA ÂM • -Độ thính của tai tùy vào tần số âm • -Tai thính nhất ở: 1.000-5.000 Hz • -Trong khỏang trên tai người có thể nghe được âm có cường độ 10-11W/m2 • -Cường độ âm nhỏ nhất gây nên cảm giác âm ở tai gọi là ngưỡng nghe • -Cường độ âm lớn nhất mà nếu vượt quá sẽ gây cảm giác đau gọi là ngưỡng chói • -Giới hạn giữa ngưỡng nghe và ngưỡng chói gọi là miền nghe 16.09.2009 19
SÓNG ÂM ỨNG DỤNG TRONG CHUẨN ĐÓAN • -Chuẩn đóan gõ: gõ vào các tạng và nghe âm phát ra để chuẩn đóan dựa vào cường độ, độ cao, âm sắc • -Chuẩn đóan nghe: nghe âm từ cơ thể phát ra so sánh với chuẩn mực • -Ống nghe: dựa vào hiện tượng cộng hưởng để nghe âm muốn nghiên cứu • -Phép thử Rinne: xác định tổn thương ở cơ quan thính giác 16.09.2009 20