.

Sóng dừng là gì? Điều kiện để xảy ra và ứng dụng trong thực tế

18/11/2022 11:19 +07 - Lượt xem: 302580

Sóng dừng là vấn đề bạn đang tìm hiểu? Bạn muốn biết khi nào thì chúng sẽ xảy ra? Chúng có tính chất như thế nào? Và ứng dụng trong đời sống thực tế sẽ ra sao? Hãy cùng AME Group tham khảo câu trả lời trong bài viết được trình bày dưới đây.

sóng dừng

Sóng dừng là gì?

Trong vật lý, sóng dừng, hay còn được gọi là sóng đứng, sóng tĩnhmột loại sóng dao động theo thời gian nhưng có biên độ đỉnh sóng không di chuyển trong không gian. Biên độ đỉnh của dao động sóng tại bất kỳ điểm nào trong không gian là một hằng số không đổi với thời gian.

Sóng dừng được hình thành bởi sự giao thoa của hai sóng ngược chiều, hai loại sóng đó là sóng phản xạ và sóng tới, được xét trên cùng một phương truyền. Kết quả của quá trình giao thoa này sẽ tạo ra một hệ sóng đứng nếu truyền theo cùng một phương hướng.

Trong sóng dừng luôn có một điểm đứng yên gọi là nút và một số điểm luôn luôn dao động với biên độ cực đại gọi là bụng.

Sóng dừng là gì

Tính chất của sóng dừng

Vừa rồi chúng ta đã đi tìm hiểu về khái niệm, vậy thì tính chất của chúng sẽ được thể hiện như thế nào? Cùng tìm hiểu rõ hơn thông qua các thông tin được cung cấp dưới đây:

  • Điểm dao động với biên độ cực tiểu thì được gọi là nút sóng.
  • Điểm dao động với biên độ cực đại chính là bụng sóng.
  • Khoảng cách giữa hai nút sóng hay hai bụng sóng liên tiếp là λ/2
  • Khoảng cách giữa hai nút sóng hay hai bụng sóng bất kì là kλ/2
  • Khoảng cách giữa bụng sóng và nút sóng liên tiếp là λ/4
  • Khoảng cách giữa một bụng và một nút bất kì là: kλ/2+λ/4

Tốc độ truyền sóng: v=λf=λ/T

Tần số dao động:

Ta có: l=kλ/2<=>f=(kv)/(2l)

fmin=v/(2l) (Tần số nhỏ nhất để xuất hiện sóng dừng trên sợi dây có 2 đầu cố định)

Khi có 2 tần số liên tiếp tạo ra được sóng dừng mà bài yêu cầu tìm fmin

Ta có:

f1=fmin=v/(2l)

f2=2f1=(2v)/(2l)

f3=3f1=(3v)/(2l)

=>f1=f3–f2

Vậy: fmin=fn+1– fn

Gọi a là biên độ dao động của nguồn thì biên độ dao động của bụng là 2a, bề rộng của bụng sóng là 4a

tính chất của sóng dừng

Điều kiện để xảy ra hiện tượng sóng dừng trên dây

Sau khi đã tìm hiểu về tính chất của chúng rồi thì điều kiện để xảy ra hiện tượng sóng dừng sẽ là gì? Theo nghiên cứu thì sẽ có 2 trường hợp để có thể xảy ra được hiện tượng này. Cùng tìm hiểu rõ hơn trong phần thông tin bên dưới do AME Group cung cấp.

điều kiện để xảy ra sóng dừng

Trường hợp hai đầu là nút sóng (hai đầu cố định)

l=kλ/2 (k là số tự nhiên lớn hơn 0)

Trong đó:

  • L: chiều dài dây; K ∈ N*
  • λ: bước sóng
  • k = số bụng sóng = số nút sóng – 1

Số bụng sóng = số bó sóng = k

Số nút sóng = k+1

Trường hợp một đầu là nút sóng còn một đầu là bụng sóng (một đầu cố định, một đầu tự do)

l=(2k+1)λ/4 (k là số tự nhiên lớn hơn 0)

Trong đó:

  • L: chiều dài dây;
  • λ: bước sóng
  • K ∈ N; k=số bụng sóng – 1=số nút sóng – 1
  • Đầu cố định của sóng dừng tương đương với 1 nút sóng
  • Khoảng cách giữa hai nút sóng liên tiếp=khoảng cách giữa hai bụng sóng liên tiếp = λ/2
  • Khoảng cách giữa nút sóng và bụng sóng liên tiếp = λ/4

Số bó sóng = k

Số bụng sóng = số nút sóng = k+1

Tần số:

Ta có l=kλ/2 + λ/4

<=> l=λ(k/2+1/4)<=>l=(v/f)*(k/2+1/4)

=> f = (v/l)*(k/2+1/4) => f = ((2k+1)*v)/(4l)

fmin = v/(4l)

Khi có 2 tần số liên tiếp tạo ra được sóng dừng mà bài yêu cầu tìm fmin

f1 = fmin = v/(4l)

f2 = 3f1 = (3v)/(4l)

f3 = 5f1 = (5v)/(4l)

=> f1 = fmin = (f3-f2)/2

Chú ý: Nếu đầu nào gắn với cần rung hoặc âm thoa thì đầu đấy là nút. Nếu treo lơ lửng hoặc thả tự do thì đầu đấy là bụng sóng

Phương trình sóng dừng

Gọi hai đầu sóng lần lượt theo thứ tự sẽ là A và B. Từ đó chúng ta sẽ có những phương trình sóng dừng dưới đây.

phương trình sóng dừng

Trường hợp cả đầu A và đầu B cố định

Ta có phương trình sóng dừng sau:

  • Phương trình sóng tới và sóng phản xạ tại B lần lượt là:

phương trình sóng dừng

  • Phương trình sóng dừng tại điểm M cách B một khoảng d:

phương trình sóng dừng

  • Biên độ dao động của phần tử tại M:

phương trình sóng dừng

Đầu A cố định, đầu B tự do

  • Phương trình sóng tới và sóng phản xạ tại B:

phương trình sóng dừng

  • Phương trình sóng dừng tại điểm M cách B một khoảng d:

phương trình sóng dừng

  • Biên độ dao động của phần tử tại điểm M:

phương trình sóng dừng

Ứng dụng của sóng dừng

Thường thì sóng dừng được ứng dụng trong các trường hợp sau đây:

  • Dùng để đo bước sóng
  • Dùng để đo tốc độ truyền sóng

Như vậy là vừa rồi chúng ta đã tìm hiểu về sóng dừng và những thông tin hữu ích liên quan. Hy vọng bài viết trên của AME Group có thể giúp bạn trong quá trình tìm hiểu. Cảm ơn bạn đã quan tâm và theo dõi bài viết của chúng tôi.

 




Bài xem nhiều


  •  
     
    10/03/2025 | Tin chuyên ngành

    Rơ le thời gian có vai trò quan trọng để đảm bảo an toàn cho người dùng trong trường hợp hệ thống điện bị quá tải. Tuy nhiên, thiết bị vẫn chưa được nhiều người biết tới cũng như chưa hiểu rõ về đặc điểm. Trong bài viết sau AME Group sẽ chia sẻ những thông tin hữu ích về thiết bị điện này. Từ đó, giúp bạn đọc trang bị thêm kiến thức để sử dụng sản phẩm chất lượng cho công trình của mình.


  •  
     
    07/03/2025 | Tin chuyên ngành

    Ổ cắm 3 lỗ có nhiệm vụ kết nối nguồn điện với các thiết bị điện để duy trì hoạt động của thiết bị. Tuy nhiên, nhiều người tiêu dùng chưa hiểu rõ về sản phẩm này cũng như điểm khác biệt với ổ cắm 2 lỗ. Cùng AME Group tìm hiểu chi tiết về thiết bị điện này trong bài viết sau.


  •  
     
    06/03/2025 | Tin chuyên ngành

    Ổ cắm điện âm tường là một thiết bị phổ biến, xuất hiện tại mọi công trình xây dựng để cung cấp điện năng cho các thiết bị điện. Vậy sản phẩm này có những đặc điểm nổi bật nào? Lựa chọn sản phẩm như thế nào để cho phù hợp? AME Group sẽ giải đáp chi tiết trong bài viết sau đây.


  •  
     
    03/03/2025 | Tin chuyên ngành

    Rơ le trung gian là thiết bị điện được ứng dụng phổ biến trong các hệ thống điện công nghiệp, điện dân dụng. Thiết bị có chức năng điều khiển tải tương đối mạnh và cung cấp cách ly điện giữa các mạch. Trong bài viết sau đây, AME Group sẽ chia sẻ mọi vấn đề xung quanh linh kiện này để bạn đọc có thêm thông tin hữu ích.


  •  
     
    27/02/2025 | Tin chuyên ngành

    Công tắc 2 cực là một loại vật dụng đang được ưa chuộng nhất trên thị trường hiện nay. Thế nhưng bạn đã thật sự hiểu rõ ngọn ngành về loại công tắc này chưa? Hãy cùng AME Group tìm hiểu chi tiết ngay trong bài viết sau đây nhé!


  •  
     
    26/02/2025 | Tin chuyên ngành

    Băng dính gai là dòng sản phẩm đặc biệt với những ứng dụng đa dạng. Sản phẩm mang lại nhiều sự tiện lợi cho người sử dụng. Vậy dòng sản phẩm này có những ưu điểm và nhược điểm như thế nào? Ứng dụng phổ biến trong những lĩnh vực nào hiện nay? AME Group sẽ giải đáp chi tiết thắc mắc trong bài viết sau.


  •  
     
    25/02/2025 | Tin chuyên ngành

    Dimmer là thiết bị quan trọng trong hệ thống điện nói chung và hệ thống đèn điện chiếu sáng nói riêng. Sản phẩm sở hữu nhiều ưu điểm nổi bật, hiện đang được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực của đời sống. AME Group sẽ chia sẻ thêm những thông tin chi tiết và hữu ích về sản phẩm trong bài viết sau đây.


  •  
     
    24/02/2025 | Tin chuyên ngành

    Ổ cắm điện kêu rè rè tưởng chừng như vô hại nhưng lại tiềm ẩn nhiều nguy hiểm cho người dùng và hệ thống mạch điện. AME Group sẽ chia sẻ chi tiết về vấn đề này và cách khắc phục hiệu quả giúp bạn sử dụng dòng điện an toàn trong bài viết sau.