1
Chương 2 : SÓNG CƠ VÀ SÓNG ÂM
§7. SÓNG CƠ VÀ SỰ TRUYỀN SÓNG CƠ
I. SÓNG CƠ :
1. Sóng cơ : Là dao động lan truyền trong môi trường. Sóng cơ không truyền được trong chân không.
2. Sóng ngang : Là sóng có phương dao động (của các phần tử môi trường) vuông góc với phương
truyền sóng. Sóng ngang truyền được trong chất rắn và trên mặt nước.
3. Sóng dọc : Là sóng có phương dao động (của các phần tử môi trường) trùng với phương truyền
sóng. Sóng dọc truyền trong chất khí, chất lỏng và chất rắn.
II. CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA MỘT SÓNG HÌNH SIN :
1. Sự truyền của một sóng hình sin : Sự truyền sóng chính là sự lan truyền của pha dao động.
2. Các đặc trưng của một sóng hình sin :
a. Biên độ sóng A :
Biên độ dao động của một phần tử của môi trường có sóng truyền qua.
b. Chu kỳ sóng T :
Chu kỳ dao động của một phần tử của môi trường có sóng truyền qua.
c. Tần số sóng f :
T
1
f
c. Tốc độ truyền sóng v : Tốc độ lan truyền dao động trong môi trường.
d. Bước sóng λ : Quãng đường mà sóng truyền được trong một chu kỳ.
v
v.T f
Hai phần tử cách nhau một bước sóng thì dao động cùng pha.
e. Năng lượng sóng : Năng lượng dao động của một phần tử của môi trường có sóng truyền qua.
f. Độ lệch pha :
Nếu hai điểm M, N trong môi trường truyền sóng cách nguồn O những khoảng dM và dN thì :
+ M và N bất kì :
λ
dd
π2φMN
MN
+ M và N cùng phương truyền sóng :
λ
MN
π2φMN
III. PHƯƠNG TRÌNH SÓNG :
- Phương trình sóng tại gốc tọa độ : u0 = A.cost.
- Phương trình sóng tại M cách gốc tọa độ O một khoảng x :
cos ( )
M
u A t t
mà :
x
tv

;
.vT
.
- Phương trình sóng là hàm tuần hoàn của thời gian và không gian.
§8. GIAO THOA SÓNG
I. HIỆN TƯỢNG GIAO THOA CỦA HAI SÓNG TRÊN MẶT NƯỚC :
1. Thí nghiệm :
Ta thấy trên mặt nước xuất hiện các gợn sóng ổn định hình hypebol có tiêu điểm là nguồn S1, S2.
2. Định nghĩa : Hiện tượng giao thoa là hiện tượng hai sóng kết hợp khi gặp nhau thì có những điểm ở
đó chúng luôn tăng cường lẫn nhau ( hypebol nét liền ); có những điểm ở đó chúng luôn triệt tiêu lẫn nhau
( hypebol nét đứt ). Các gợn sóng hình hypebol gọi là vân giao thoa.
II. CỰC ĐẠI VÀ CỰC TIỂU :
1. Dao động của một điểm trong vùng giao thoa :
- Phương trình dao động tổng hợp tại M là :
uM = u1M + u2M
2 1 1 2
()
2 cos cos2 ( )
2
M
d d d d
t
uA T



- Vậy biên độ dao động của phần tử tại M :
21
M
(d d )
A 2A. cos 
.
2. Vị trí cực đại và cực tiểu giao thoa :
2
a. Vị trí các cực đại giao thoa : d2 – d1 = k. với : k = 0, ±1, ±2, …..
- Những điểm tại đó dao động có biên độ cực đại là những điểm mà hiệu đường đi của hai sóng từ nguồn
truyền tới bằng một số nguyên lần bước sóng .
- Quỹ tích những điểm này là những đường hypebol có tiêu điểm là S1S2, gọi là vân giao thoa cực đại.
b. Vị trí các cực tiểu giao thoa :
21
1
d d (k ).
2
với : k = 0, ±1, ±2, …..
- Những điểm tại đó dao động có biên độ triệt tiêu là những điểm mà hiệu đường đi của hai sóng từ
nguồn truyền tới bằng một số nữa nguyên lần bước sóng .
- Quỹ tích những điểm này là những đường hypebol có tiêu điểm là S1S2, gọi là vân giao thoa cực tiểu.
3. Khoảng cách giữa hai đỉnh liên tiếp của hai hyperbol cùng loại (giữa hai cực đại hoặc hai cực tiểu
giao thoa) bằng
2
λ
. Độ lệch pha của hai sóng từ hai nguồn truyền tới tại M :
λ
dd
2πΔφ 12
.
III. ĐIỀU KIỆN GIAO THOA. SÓNG KẾT HỢP :
- Điều kiện để có giao thoa : hai nguồn sóng là hai nguồn kết hợp.
- Hai nguồn kết hợp là hai nguồn có :
+ Dao động cùng phương, cùng chu kỳ ( hay tần số ). + Có hiệu số pha không đổi theo thời gian.
- Hai sóng do hai nguồn kết hợp phát ra gọi là sóng kết hợp.
- Hai nguồn đồng bộ là hai nguồn kết hợp nhưng có cùng pha.
- Hiện tượng giao thoa là hiện tượng đặc trưng của sóng.
§9. SÓNG DỪNG
I. SỰ PHẢN XẠ CỦA SÓNG :
- Khi phản xạ trên vật cản cố định, sóng phản xạ luôn luôn
ngược pha với sóng tới ở điểm phản xạ và triệt tiêu lẫn nhau.
- Khi phản xạ trên vật cản tự do, sóng phản xạ luôn luôn cùng
pha với sóng tới ở điểm phản xạ và tăng cường lẫn nhau.
II. SÓNG DỪNG :
1. Định nghĩa :
- Sóng truyền trên sợi dây trong trường hợp xuất hiện các nút (các điểm đứng yên) và các bụng (các điểm
dao động với biên độ cực đại) gọi là sóng dừng.
- Sóng tới và sóng phản xạ, nếu truyền theo cùng một phương, thì có thể giao thoa với nhau và tạo thành
một hệ sóng dừng.
- Khoảng cách giữa hai nút liên tiếp hoặc hai bụng liên tiếp bằng nữa bước sóng λ/2.
2. Sóng dừng trên sợi dây có hai đầu cố định :
- Hai đầu cố định là nút. Các nút cách hai đầu cố định một khoảng
bằng một số nguyên lần nữa bước sóng.
- Điều kiện để có sóng dừng trên một sợi dây có hai đầu cố định là
chiều dài của sợi dây phải bằng một số nguyên lần nữa bước sóng.
l k. 2
với : k = 1, 2, 3, ….
3. Sóng dừng trên sợi dây có một đầu cố định, một đầu tự do :
Điều kiện để có sóng dừng trên một sợi dây có một đầu cố định, một
đầu tự do là chiều dài của sợi dây phải bằng một số lẻ lần bước sóng.
l (2k 1). 4

với : k = 0, 1, 2, 3, ….
§10. ĐẶC TRƯNG VẬT LÝ CỦA ÂM
I. ÂM. NGUỒN ÂM :
1. Âm là gì ? Sóng âm là sóng cơ truyền trong các môi trường khí, lỏng, rắn (gọi tắt là âm).
2. Nguồn âm : Một vật dao động phát ra âm là một nguồn âm. Tần số dao động của nguồn chính là tần
số của sóng âm gọi là tần số âm.
3
3. Âm nghe được, hạ âm, siêu âm :
- Âm nghe được (âm thanh) : Âm tần số từ 16Hz đến 20.000Hz.
- Hạ âm : Âm có tần số < 16Hz.
- Siêu âm : Âm có tần số > 20.000Hz. Tai người không nghe được siêu âm và hạ âm.
4. Sự truyền âm :
a. Môi trường truyền âm : Âm truyền được qua các chất rắn, lỏng và khí. Âm không truyền được trong
chân không, xốp, bông, .… (gọi là chất cách âm).
b. Tốc độ truyền âm : Trong mỗi môi trường, âm truyền với một tốc độ nhất định không đổi. Tốc độ
truyền âm trong chất lỏng lớn hơn trong chất khí và nhỏ hơn trong chất rắn.
II. NHỮNG ĐẶC TRƯNG VẬT LÍ CỦA ÂM :
1. Tần số âm : Đặc trưng vật lý quan trọng của âm
2. Cường độ âm và mức cường độ âm :
a. Cường độ âm I : Đại lượng đo bằng lượng năng lượng mà sóng âm tải qua một đơn vị diện tích vuông
góc với phương truyền âm trong một đơn vị thời gian. Đơn vị W/m2.
b. Mức cường độ âm :
0
I
L 10.lg (dB)
I
Âm chuẩn có : f = 1000 Hz và I0 = 10–12 W/m2.
3. Âm cơ bản và họa âm. Đồ thị dao động của âm :
- Khi một nhạc cụ phát ra một âm có tần số f0 (âm cơ bản) thì đồng thời cũng phát ra các âm có tần số 2f0,
3f0, 4f0… (các họa âm) tập hợp các họa âm tạo thành phổ của nhạc âm.
- Tổng hợp đồ thị dao động của tất cả các họa âm ta có đồ thị dao động của nhạc âm là đặc trưng vật lý
của âm.
§11. ĐẶC TRƯNG SINH LÍ CỦA ÂM
I. ĐỘ CAO :
- Đặc trưng sinh lí của âm gắn liền với tần số âm.
- Tần số lớn : Âm cao.
- Tần số nhỏ : Âm trầm.
II. ĐỘ TO :
- Đặc trưng sinh lí của âm gắn liền với mức
cường độ âm.
- Cường độ càng lớn : Nghe càng to.
III. ÂM SẮC :
- Đặc trưng sinh lí của âm giúp ta phân biệt âm do các nguồn âm khác nhau phát ra.
- Âm sắc liên quan mật thiết với đồ thị dao động âm.
I. LÝ THUYẾT :
1. Sóng cơ là gì ?
A . Là dao động lan truyền trong một môi trường.
B. Là dao động của mọi điểm trong một môi trường.
C. Là một dạng chuyển động đặc biệt của môi trường.
D. Là sự chuyển động của các phần tử trong một môi trường.
2. Sóng dọc là sóng có phương dao động của các phần tử vật chất trong môi trường :
A. hướng theo phương nằm ngang. B. trùng với phương truyền sóng.
C. vuông góc với phương truyền sóng. D. hướng theo phương thẳng đứng.
3. Sóng ngang (sóng mặt nước) chỉ truyền được trong các chất :
A. rắn, lỏng, khí. B. rắn và bề mặt nước. C. khí. D. trong chất lỏng.
4. Sóng dọc không truyền được trong :
A. kim loại. B. nước. C. không khí. D. chân không.
5. Bước sóng là :
A. khoảng cách giữa hai điểm trên phương truyền sóng dao động cùng pha.
B. khoảng cách giữa hai điểm gần nhất trên phương truyền sóng dao động cùng pha.
C. khoảng cách giữa hai điểm gần nhất trên phương truyền sóng dao động ngược pha.
D. là quảng đường mà sóng truyền được trong 1 đơn vị thời gian.
CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM
4
6. Chọn phát biểu đúng :
A. Chu kì dao động của các phần tử vật chất khi sóng truyền qua gọi là chu kì sóng.
B. Bước sóng là khoảng cách giữa hai điểm dao động cùng pha.
C. Tốc độ truyền sóng là tốc độ dao động của các phần tử vật chất.
D. Biên độ sóng không phụ thuộc vào khoảng cách tới nguồn phát sóng.
7. Tốc độ truyền sóng trong một môi trường đồng tính và đẳng hướng phụ thuộc vào :
A. bản chất môi trường và cường độ sóng. B. bản chất môi trường và năng lượng sóng.
C. bản chất môi trường và biên độ sóng. D. bản chất và nhiệt độ môi trường.
8. Sóng cơ học không truyền được trong :
A. chất rắn. B. chất lỏng. C. chất khí. D. chân không.
9. Sắp xếp tốc độ truyền sóng tăng dần khi sóng truyền lần lượt qua các môi trường :
A. rắn, khí, lỏng. B. khí, rắn, lỏng. D. khí, lỏng, rắn. D. rắn, lỏng, khí
10. Một sóng cơ truyền từ không khí vào nước thì đại lượng nào sau đây không đổi :
A. Vận tốc. B. Tần số. C. Bước sóng. D. Năng lượng.
11. Chọn cụm từ thích hợp nhất điền vào chổ trống của câu sau :
Khi sóng cơ học truyền càng xa nguồn thì ……………… càng giảm.
A. bước sóng. B. tần số sóng. C. biên độ sóng. D. biên độ sóng và năng lượng sóng.
12. Xác định công thức đúng : A.
vf
B.
f
v
C.
.vf
D.
v
f
13. Chỉ ra kết luận sai . Hình 1 là dạng sóng trên mặt nước tại cùng một thời điểm.
A. Khoảng cách giữa hai điểm BC =
4
B. Khoảng cách giữa hai điểm BD =
2
C. Khoảng cách giữa hai điểm BF =
D. Khoảng cách giữa hai điểm CE =
14. Chỉ ra kết luận sai . Hình 2 là dạng sóng trên mặt nước tại cùng một thời điểm.
A. Hai điểm B và C dao động vuông pha. B. Hai điểm B và D dao động ngược pha.
C. Hai điểm B và F dao động cùng pha. D. Hai điểm A và C dao động cùng pha.
15. Một sóng cơ phát ra từ nguồn O lan truyền trên mặt nước bước sóng
. Hai điểm M, N trên mặt nước
nằm trên cùng đường thẳng qua O và ở cùng một phía so với O mà dao động tại hai điểm đó vuông pha
nhau. Khoảng cách giữa hai điểm đó là :
A.
4
x

B.
2
x

C.
2
x

D.
(2 1) 4
xk
;
kZ
16. Nguồn sóng O có phương trình dao động là u0 = Acos
t. Tốc độ truyền sóng không đổi là v. Phương
trình dao động tại điểm M cách O một khoảng OM = x có phương trình là :
A. uM = Asin
t B. uM = Acos
C. uM = Acos (
t +
) D. uM = Acos
( t –
x
v
)
17. Phương trình dao động của nguồn sóng tại O là u0 =
cosAt
. Tốc độ truyền sóng không đổi là v.
Phương trình dao động của điểm M cách nguồn một đoạn d là :
A.
2
cos( )
M
d
u A t

; với
2v
B.
2
cos( )
M
d
u A t v

; với
2v
C.
2
cos ( )
M
d
u A t

; với
2v
D.
2
cos( )
M
u A t d


; với
2v
18. Hai nguồn kết hợp là hai nguồn có :
A. cùng biên độ. B. cùng tần số.
C. cùng pha ban đầu. D. cùng phương, cùng tần số và hiệu số pha không đổi theo thời gian.
19. Giao thoa sóng là hiện tượng :
A. giao nhau của hai sóng tại một điểm trong môi trường. B. các sóng triệt tiêu khi gặp nhau.
C. gặp nhau của hai sóng kết hợp trong không gian, trong đó có những chổ sóng được tăng cường
hoặc giảm bớt đi. D. cộng hưởng của hai sóng kết hợp truyền trong môi trường.
20. Trong thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt nước, S1 S2 là hai nguồn kết hợp có phương trình dao động
lần lượt là u1= u2 = Acos
t thì quỹ tích các điểm có dao động cực đại là :
Hình 1
Hình 2
5
A. họ các đường Hypebol nhận S1 S2 làm tiêu điểm và đường trung trực của S1 S2.
B. họ các đường Hypebol có tiêu điểm là S1 S2 .
C. đường trung trực của S1 S2. D. họ các đường Hypebol nhận S1 S2 làm tiêu điểm.
21. Hai nguồn sóng kết hợp tại S1 và S2 dao động theo phương trình
12 cosu u A t

. Giả sử khi truyền
đi biên độ sóng không đổi. Một điểm M cách S1 và S2 lần lượt là
1
d
và
2
d
. Biên độ dao động tổng hợp tại
M là : A.
21
()
2 cos
M
dd
AA
B.
21
()
2 cos
M
dd
A
C.
21
()
2 cos
M
dd
AA
D.
21
()
cos
M
dd
AA
22. Hai nguồn sóng kết hợp tại S1 và S2 dao động theo phương trình
12 cosu u A t

. Giả sử khi truyền
đi biên độ sóng không đổi. Một điểm M cách S1 và S2 lần lượt là
1
d
và
2
d
. Với k = 0,
1
,
2
, ….
Biên độ sóng tại M là cực tiểu nếu :
A.
21
1
(2 )
22
d d k
B.
21
1
()
2
d d k
C.
21
( 1) 2
d d k
D.
21
(2 1)d d k
23. Trong thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt nước, hai nguồn kết hợp S1 và S2 dao động cùng tần số,
cùng pha. Khi nói về vị trí các điểm cực tiểu, kết luận nào sau đây là sai :
A. Hai sóng gởi tới ngược pha nhau. D. Độ lệch pha của hai sóng gởi tới là
k
với
kZ
.
B. Hiệu đường đi của hai sóng tới điểm đó bằng nửa nguyên lần bước sóng (hoặc số lẻ lần nửa bước sóng).
C. Tập hợp những điểm cực tiểu tạo thành những gợn hình hypebol trên mặt nước.
24. Hai nguồn sóng kết hợp tại S1 và S2 dao động theo phương trình
12 cosu u A t

. Giả sử khi truyền
đi biên độ sóng không đổi. Một điểm M cách S1 và S2 lần lượt là
1
d
và
2
d
. Với k = 0,
1
,
2
, ….
Biên độ sóng tại M là cực đại nếu :
A.
21
1
()
2
d d k
B.
21
(2 1) 2
d d k
C.
21
d d k

D.
21 4
d d k

25. Tại điểm phản xạ thì sóng phản xạ :
A. luôn ngược pha với sóng tới. B. cùng pha với sóng tới nếu vật cản là cố định.
C. ngược pha với sóng tới nếu gặp vật cản cố định. D. ngược pha với sóng tới nếu gặp vật cản tự do.
26. Sóng dừng được tạo bởi :
A. sự giao thoa của một sóng tới và sóng phản xạ của nó truyền cùng phương, ngược chiều.
B. sự giao thoa của một sóng tới và sóng phản xạ của nó truyền cùng phương, cùng chiều.
C. sự giao thoa của hai sóng kết hợp trong không gian.
D. sự tổng hợp của sóng tới và sóng phản xạ truyền theo hai phương vuông góc nhau.
27. Điều nào sau đây nói về sóng dừng không đúng :
A. Sự giao thoa của một sóng tới và sóng phản xạ của nó truyền cùng phương, ngược chiều sẽ tạo nên
sóng dừng. C. Khoảng cách giữa hai bụng hoặc hai nút liên tiếp bằng
2
.
B. Trong hiện tượng sóng dừng, sóng tới và sóng phản xạ thỏa mãn điều kiện sóng kết hợp nên chúng
giao thoa với nhau. D. Khoảng cách giữa hai bụng hoặc hai nút liên tiếp bằng
.
28. Sóng dừng trên sợi dây hai đầu cố định, bước sóng bằng :
A. độ dài của dây. B. khoảng cách giữa hai nút hoặc hai bụng.
C. hai lần độ dài của dây. D. hai lần khoảng cách giữa hai nút liên tiếp hoặc hai bụng liên tiếp.
29. Điều kiện để có sóng dừng trên sợi dây hai đầu cố định là độ dài sợi dây phải bằng :
A. nửa bước sóng. B. gấp đôi bước sóng.
C. số nguyên lần nửa bước sóng. D. số nguyên lần bước sóng.
30. Điều kiện để có sóng dừng trên sợi dây đàn hồi dài
l
, một đầu cố định, một đầu tự do là :
A.
2
lk
B.
1
2
l
k
C.
(2 1)lk

D.
4
21
l
k
với k = 0, 1, 2, .…
31. Ta quan sát thấy hiện tượng gì trên sợi dây khi có sóng dừng ?
A. Tất cả các phần tử của dây đều đứng yên.
B. Trên dây có những bụng sóng đứng yên xen kẽ những nút sóng đứng yên.