Giải SGK Vật lí 11 Bài 13 (Kết nối tri thức): Sóng dừng

Giải bài tập Vật lí lớp 11 Bài 13: Sóng dừng

Khởi động trang 52 Vật lí 11: 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 sống chạy. Vậy đó là loại sóng gì và có những đặc điểm nào?

Phương pháp giải:

Dựa vào nội dung kiến thức đã học và tìm kiếm thông tin internet để trả lời.

Lời giải:

Khi ta vỗ tay vào miệng ống, cột không khí dao động tạo ra sóng dừng, độ dài của mỗi ống khác nhau nên các nốt nhạc phát ra cũng thay đổi.

Sóng dừng là hai sóng cùng biên độ, cùng tần số lan truyền theo hai hướng ngược nhau trên một dây giao thoa với nhau tạo nên một sóng tổng hợp.

Câu hỏi trang 52 Vật lí 11: Từ kết quả thí nghiệm rút ra điều kiện để có sóng dừng.

Phương pháp giải:

Dựa vào kết quả thí nghiệm để trả lời.

Lời giải:

Điều kiện để có sóng dừng trên một dây có hai đầu cố định là chiều dài của dây phải bằng một sô nguyên lần nửa bước sóng.

L = $n\frac{\lambda }{2}$với n = 1,2,3,…

Điều kiện để có sóng dừng trên dây một đầu cố định, một đầu tự do hoặc trong ống khí một đầu kín, một đầu hở là chiều dài của dây hoặc của cột không khí phải bầng một số lẻ một phần tư bước sóng.

L = $\left(2n+1\right)\frac{\lambda }{4}$với n = 0,1,2,3,…

Câu hỏi 1 trang 53 Vật lí 11: Hãy xác định số nút và số bụng của sóng dừng trên sợi dây Hình 13.3.

Phương pháp giải:

Dựa vào nội dung kiến thức đã học về sóng dừng để trả lời.

Lời giải:

Hình 13.3 có 4 nút sóng và có 3 bụng sóng.

Câu hỏi 2 trang 53 Vật lí 11: Hãy giải thích sự tạo thành sóng dừng trên dây PQ ở thí nghiệm Hình 13.1.

Phương pháp giải:

Dựa vào nội dung kiến thức đã học để trả lời.

Lời giải:

Sóng dừng được hình thành bởi sự giao thoa của 2 sóng ngược chiều, là sóng phản xạ và sóng tới trên cùng 1 phương truyền.

Câu hỏi 1.1 trang 54 Vật lí 11: 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.

Lời giải:

Để trên dây xuất hiện sóng dừng, ta phải có:L = $n\frac{\lambda }{2}$ (*)

a) Trên dây xuất hiện một bụng sóng ⇒ n = 1

Thay n = 1 vào điều kiện (*) ⇒ λ = $\frac{2L}{n}$ = $\frac{2.0,6}{1}$= 1,2 (m)

b) Trên dây xuất hiện ba bụng sóng ⇒ n = 3

Thay n = 3 vào điều kiện (*) ⇒ λ=$\frac{2L}{n}$ = $\frac{2.0,6}{3}$= 0,4(cm)

Câu hỏi 1.2 trang 54 Vật lí 11: 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.

Lời giải:

Điều kiện để xuất hiện sóng dừng trên dây có hai đầu cố định là L = $n\frac{\lambda }{2}$

Từ hình vẽ ta thấy trên dây xuất hiện 3 bụng sóng ⇒ n = 3

⇒ λ=$\frac{2L}{n}$ = $\frac{2.1,2}{3}$= 0,8 (m)

Tốc độ sóng truyền trên dây là: v = λf = 0,8.13,3 = 10,64 (m/s)

Câu hỏi 2 trang 54 Vật lí 11:  Tìm điều kiện để có sóng dừng trong cột không khí một đầu cố định, một đầu tự do (Hình 13.7).

Phương pháp giải:

Dựa vào nội dung kiến thức đã học để trả lời.

Lời giải:

Điều kiện để có sóng dừng trong ống khí một đầu kín, một đầu hở là chiều dài của cột không khí phải bầng một số lẻ một phần tư bước sóng.

L = $\left(2n+1\right)\frac{\lambda }{4}$ với n = 0,1,2,3,…

Lý thuyết Sóng dừng

I. Thí nghiệm tạo sóng dừng

II. Giải thích sự tạo thành sóng dừng

1. Đặc điểm của sóng dừng

– Sóng dừng được tạo thành mỗi khi có hai sóng cùng biên độ, cùng bước sóng lan truyền theo hai hướng ngược nhau. Hai sóng này gặp nhau, giao thoa thành sóng dừng

– Những điểm tại đó hai sóng ngược pha nhau thì không dao động và được gọi là nút sóng

– Những điểm tại đó hai sóng đồng pha với nhau thì dao động với biên độ cực đại được gọi là bụng sóng

– Sóng dừng là tổng hợp của nhiều sóng tới và sóng phản xạ

2. Điều kiện để có sóng dừng

– 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 nửa bước sóng

$L=n\frac{\lambda }{2}$

Với n= 1, 2, 3, …

III. Sóng dừng trong các nhạc cụ

1. Sóng dừng đối với nhạc cụ dây

– Đối với các loại nhạc cụ dây như đàn ghita, violon, đàn tính, đàn cò,… thì hai đầu dây đàn được giữ cố định

– Để khuếch đại âm, đàn ghita, đàn tính còn có một thùng đàn đóng vai trò hộp cộng hưởng

2. Sóng dừng đối với nhạc cụ khí

– Đối với nhạc cụ khí như sáo, kèn, khi ta thổi, cột không khí dao động tạo ra sóng dừng

Sơ đồ tư duy về “Sóng dừng”

Xem thêm các bài giải SGK Vật lí lớp 11 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Bài 12: Giao thoa sóng

Bài 13: Sóng dừng

Bài 14: Bài tập về sóng

Bài 15: Thực hành: Đo tốc độ truyền âm

Bài 16: Lực tương tác giữa hai điện tích