Giải SGK Vật lí 11 Bài 13 (Kết nối tri thức): 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,...