Cho sơ đồ một số phân tử không khí khi có một sóng âm truyền qua như Hình 1.1
a) Vẽ lại sơ đồ trên vào vở và đánh dấu một vùng sóng cho thấy khí bị nén (đánh dấu bằng điểm N)
b) Đánh dấu một vùng sóng cho thấy khí giãn (đánh dấu bằng điểm G).
c) Sóng âm có tần số 240 Hz. Điều này có ý nghĩa gì đối với mỗi phân tử không khí?
d) Tốc độ sóng âm là 320 m/s. Tính bước sóng của sóng âm.
Quan sát sơ đồ, đánh dấu vùng sóng cho thấy khí bị nén (khoảng cách giữa các phần tử gần nhau hơn) và vùng sóng cho thấy khí bị giãn (khoảng cách giữa các phần tử xa nhau hơn).
Nêu ý nghĩa của tần số sóng đối với dao động của mỗi phân tử. Tính bước sóng của sóng âm bằng công thức \(\lambda = \frac{v}{f}\).
a) Đánh dấu vùng sóng cho thấy khí bị nén.
b) Đánh dấu vùng sóng cho thấy khí giãn.
c) Tần số của sóng âm là 240 Hz, sóng âm này làm cho mỗi phần tử không khí có sóng đi qua dao động với tần số 240 Hz.
d) Bước sóng của sóng âm là: \(\lambda = \frac{v}{f} = \frac{{320}}{{240}} = \frac{4}{3}\)(m).
Các bài tập cùng chuyên đề
Khi vỗ tay đều trước miệng các ống của đàn K'lông pút có độ dài khác nhau như hình bên, thì thấy âm phát ra ở các miệng ống trầm bổng khác nhau. Sóng âm lan truyền trong mỗi ống không phải là sóng chạy. Vậy đó là loại sóng gì và có những đặc điểm nào?
Từ kết quả thí nghiệm rút ra điều kiện để có sóng dừng.
Hãy xác định số nút và số bụng của sóng dừng trên sợi dây Hình 13.3.
Hãy giải thích sự tạo thành sóng dừng trên dây PQ ở thí nghiệm Hình 13.1.
1. Một dây đàn hồi dài 0,6 m hai đầu cố định dao động với một bụng sóng.
a) Tính bước sóng λ của sóng trên dây.
b) Nếu dây dao động với 3 bụng sóng thì bước sóng là bao nhiêu.
2. Trên sợi dây đàn hồi, có chiều dài L = 1,2 m người ta tạo ra sóng dừng có hình dạng được mô tả ở Hình 13.6. Biết tần số rung của sợi dây là f = 13,3 Hz. Xác định tốc độ truyền sóng trên dây.
Tìm điều kiện để có sóng dừng trong cột không khí có sóng dừng như trong Hình 13.7.
Một sợi dây đàn hồi có một đầu cố định. Làm cho đầu tự do của dây dao động thì có những lúc ta thấy trên dây xuất hiện những điểm đứng yên. Những điểm đứng yên này có giống với những điểm đứng yên trong hiện tượng giao thoa của sóng nước? Vì sao dao động tại những điểm đó lại triệt tiêu nếu chỉ nhận sóng từ đầu dao động truyền đến?
Hãy chỉ ra các nút sóng và các bụng sóng trên các Hình 4.1 và 4.2.
Tiến hành thí nghiệm tạo sóng dừng trên dây và lập bảng ghi kết quả vào vở như Bảng 4.1.
Nhận xét về mối liên hệ giữa tần số sóng trên dây và số bụng sóng quan sát được.
Hãy chỉ ra vị trí các nút sóng trên Hình 4.4. Xác định khoảng cách giữa hai nút sóng liên tiếp.
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.
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?
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.
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.
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 hướng 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.
Tiến hành thí nghiệm và lập bảng ghi kết quả như mẫu Bảng 4.2. Tính sai số của phép đo
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?
Khi gảy đàn guitar, ta quan sát được dây đàn rung và tạo thành các múi như Hình 9.1. Trong điều kiện nào thì ta có thể quan sát được hiện tượng được gọi là sóng dừng này?
Quan sát Hình 9.2 và nhận xét chiều biến dạng của dây khi có sóng tới và sóng phản xạ trong hai trường hợp: đầu dây cố định và đầu dây tự do.
Nhận xét về sự phụ thuộc của số lượng điểm cực đại, cực tiểu trên sợi dây với tần số của máy phát tần số.
Dựa vào sự hình thành của các điểm dao động với biên độ cực đại và cực tiểu trong hiện tượng giao thoa, hãy dự đoán nguyên nhân hình thành bụng sóng và nút sóng trong hiện tượng sóng dừng.
Một dây đàn guitar dài 64 cm phát ra âm cơ bản có tần số f khi được gảy. Biết tốc độ truyền sóng trên dây là 422 m/s.
a) Tính giá trị f.
b) Người chơi đàn ấn đầu ngón tay lên một phím đàn để tạo thành một vật cản (cố định) làm cho chiều dài của dây ngắn đi (Hình 9.5). Khoảng cách từ phím đàn này đến đầu dây là 3,7 cm. Tinh tần số âm cơ bản phát ra bởi dây đàn trong trường hợp này.
Trong thí nghiệm sóng dừng trên sợi dây AB dài 120 cm với đầu B tự do, đầu A được kích thích để thực hiện dao động với biên độ nhỏ. Ngoài đầu A, trên dây xuất hiện thêm một nút. Biết tần số sóng là 12,5 Hz.
a) Tính tốc độ truyền sóng.
b) Để có thêm một nút sóng trên dây thì tần số sóng khi này phải bằng bao nhiêu?
Giải thích vì sao khi vặn khoá để chỉnh dây đàn guitar (Hình 9,7), ta có thể tạo ra hệ sống dừng trên dây. Biết tốc độ truyền sóng trên dây phụ thuộc lực căng dây.
Người ta thực hiện thí nghiệm sóng dừng trên một dây đàn hồi có hai đầu cố định dài 75,0 cm để đo tốc độ truyền sóng trên dây. Khi tần số sóng bằng 120 Hz thì trên dây xuất hiện 6 bụng sóng.
a) Tính tốc độ truyền sóng trên dây.
b) Tăng lực căng dây để tăng tốc độ truyền sóng gấp hai lần. Với những giá trị nào của tần số sóng dừng có thể được hình thành trên dây?
Trong một thử nghiệm nướng bánh bằng lò vi sóng, người ta đo được khoảng cách giữa hai phần nóng nhất và gần nhau nhất của bánh là khoảng 6,13 cm. Biết tần số sóng vi ba được sử dụng trong lò là 2,45 GHz. Sử dụng các số liệu đã cho để ước lượng tốc độ của sóng điện từ.
Một sợi dây được căng theo phương thẳng đứng với hai đầu cố định. Thực hiện kích thích để trên dây có sóng dừng. Phát biểu nào dưới đây là đúng?
A. Có thời điểm sợi dây duỗi thẳng.
B. Hai điểm trên dây đối xứng nhau qua một nút sóng thì luôn dao động cùng pha nhau.
C. Hai điểm trên dây đối xứng nhau qua một nút sóng thì luôn dao động ngược pha nhau.
D. Khi giữ nguyên các điều kiện khác nhưng thả cho đầu dưới của dây tự do thì vẫn có sóng dừng ổn định trên dây.
Một sợi dây AB đàn hồi được kéo căng và gắn cố định hai đầu. Đánh dấu điểm C chính giữa của sợi dây và hai điểm M, N đối xứng với nhau qua C. Khi trên dây quan sát được sóng dừng gồm ba nút là hai đầu A, B và điểm C thì dao động tại các điểm M và N sẽ:
A. có biên độ như nhau và cùng pha.
B. có biên độ khác nhau và cùng pha.
C. có biên độ như nhau và ngược pha.
D. có biên độ khác nhau và ngược pha.
Để có sóng dừng trong ống cộng hưởng của âm với tần số f mà tại miệng ống tương ứng với vị trí nút sóng thì chiều dài L của ống (với k = 1, 2, 3…) là:
A. \(L = k\frac{v}{{2f}}.\)
B. \(L = k\frac{v}{f}.\)
C. \(L = \frac{v}{{kf}}.\)
D. \(L = 2\frac{v}{f}.\)
Khi khảo sát hiện tượng sóng dừng trên một sợi dây căng giữa hai điểm cố định, người ta thay đổi tần số dao động kích thích cho dây. Kết quả ghi nhận được hai giá trị tần số gần nhau nhất cùng cho quan sát được sóng dừng trên dây là 525 Hz và 600 Hz. Giá trị tần số nhỏ nhất có thể tạo ra sóng dừng trên dây này là :
A. 50 Hz.
B. 75 Hz.
C. 100 Hz.
D. 125 Hz.
