KHỞI ĐỘNG

Câu hỏi: Với một lò xo mềm, ta có thể làm cho đầu tự do của lò xo dao động dọc theo chiều dài của nó (Hình 2.1) hoặc làm cho đầu tự do của lò xo dao động vuông góc với trục lò xo (Hình 2.2). Trong mỗi trường hợp này, dao động được lan truyền trên lò xo như thế nào ?

Lời giải:

Trong trường hợp đầu tự do của lò xo dao động dọc theo chiều dài của nó (Hình 2.1), dao động sẽ lan truyền theo chiều dài của lò xo. Điều này có nghĩa là các vùng của lò xo sẽ thay đổi độ dài lần lượt theo thời gian, và dao động sẽ di chuyển theo chiều dài của lò xo.

Trong trường hợp đầu tự do của lò xo dao động vuông góc với trục lò xo (Hình 2.2), dao động sẽ lan truyền theo phương vuông góc với trục lò xo. Điều này có nghĩa là các vùng của lò xo sẽ thay đổi độ dài theo hướng vuông góc với trục lò xo, và dao động sẽ di chuyển theo hướng vuông góc đó.

I. SÓNG DỌC

1. Mô tả sóng 

Câu hỏi 1: Hãy chỉ ra hướng chuyển động của phần tử số 6 ở thời điểm $\frac{T}{4}$ phần tử số 12 ở thời điểm $\frac{5T}{4}$

Lời giải:

Phần tử số 6 ở thời điểm $\frac{T}{4}$ Bắt đầu chuyển động từ vị trí cân bằng về phía bên phải

Phần tử số 12 ở thời điểm $\frac{5T}{4}$ Đang ở vị trí biên và có hướng chuyển động về phía bên trái

Luyện tập 1: So sánh trạng thái chuyển động của phần tử số 12 ở thời điểm $\frac{5T}{4}$ trong Hình 1.4 và Hình 2.4.

Lời giải:

Vị trí và hướng chuyển động của phần tử số 12 trên hình 1.4 và 2.4 ở thời điểm $\frac{5T}{4}$

2. Sóng âm 

Câu hỏi 2: Vì sao sóng âm không truyền được trong chân không?

Lời giải:
Trong chân không không có vật chất để sóng âm có thể truyền qua, do đó nó không thể lan truyền trong môi trường không khí. Khi sóng âm tiếp xúc với chân không, nó sẽ bị phản xạ hoàn toàn, tức là nó không thể truyền qua chân không mà sẽ bị phản chiếu trở lại. Điều này làm cho không có âm thanh có thể truyền qua không gian chân không, và đây là lý do tại sao không có âm thanh được nghe thấy trong vũ trụ, nơi mà chân không là môi trường chủ yếu.

3. Đo tấn số sóng 

Câu hỏi 3: So sánh kết quả đo với tần số ghi ở âm thoa.

Lời giải:

Tín hiệu âm thanh được ghi lại và tái sản xuất ở tần số mẫu đủ lớn, kết quả đo tần số sẽ tương đương với tần số ghi ở âm thoa. Tuy nhiên, nếu tần số mẫu quá thấp so với tần số của tín hiệu, kết quả đo tần số sẽ bị sai lệch và không chính xác.

II. SÓNG NGANG

1. Mô tả sóng ngang

Câu hỏi 4: Phân biệt sóng dọc và sóng ngang.

Lời giải:

Phân biệt sóng ngang và sóng dọc ta dựa vào phương dao động và phương truyền sóng:

Sóng ngang là sóng mà các phần tử vât chất dao động vuông góc với phương truyền sóng.

Sóng dọc là sóng mà các phần tử vật chất dao động trùng hoặc song song với phương truyền sóng.

Vận dụng: Khi tiến hành đo tần số của âm do âm thoa phát ra, để tránh tạp âm ảnh hưởng đến kết quả đo thì cần phải làm gì?

Lời giải:

Để đo tần số của âm thanh do âm thoa phát ra một cách chính xác, cần phải tránh tạp âm ảnh hưởng đến kết quả đo. Có một số cách để làm điều này:

1. Tạo ra môi trường yên tĩnh

2. Chọn vị trí đặt thiết bị đo tần số

3. Sử dụng bộ lọc tần số

4. Sử dụng phần mềm đo tần số

2. Sóng điện từ

Cẩu hỏi 5: Xác định giới hạn bước sóng của miền ánh sáng nhìn thấy trong thang sóng điện tử.

Lời giải:

• Miền ánh sáng nhìn thấy trong thang sóng điện tử nằm trong khoảng từ 400 nm (violet) đến 700 nm (red)

Luyện tập 2: Hãy biểu diễn các miền bức xạ trong Bảng 2.2 theo bậc độ lớn bước sóng của chúng cùng một thang đo. 

Lời giải:

Câu hỏi thực hành: Thực hành: Dụng cụ

– Đồng hồ đo điện đa năng có chức năng đo tần số (1).

– Micro (2).

– Bộ khuếch đại tín hiệu (3).

– Âm thoa và hộp cộng hưởng (4).

– Búa cao su (5).

Thiết kế phương án thí nghiệm

Tìm hiểu công dụng của từng dụng cụ đã cho. Thiết kế phương án thí nghiệm đo tần số của âm do âm thoa phát ra bằng các dụng cụ này.

Tiến hành

– Lắp đặt các dụng cụ như Hình 2.6.

– Đặt micro sát hộp cộng hưởng của âm thoa.

– Nối micro vào bộ khuếch đại và nối bộ khuếch đại vào đồng hồ (1).

– Dùng búa cao su gõ vào âm thoa.

– Đọc giá trị tần số ở đồng hồ (1) và ghi số đọc được vào vở theo mẫu ở Bảng 2.1.

– Lặp lại bước gõ vào âm thoa và ghi số liệu hai lần nữa.

Lời giải:

Tham khảo số liệu sau:

Sai số :$\Delta f=\frac{0+19+19}{3}=13$

$f=435 \pm 13Hz$

tần số sóng âm đo được xấp xỉ  tần số ghi trên âm thoa thì thí nghiệm bố trí thành công và đo chính xác

 Tìm hiểu thêm: Đường hiển thị trên màn hình dao động kí điện tử khi đo tần số của một sóng âm có dạng như hình 2.5. Bộ điều chỉnh thời gian của dao động kí được đặt sao cho giá trị của mỗi ô trên trục nằm ngang là 1 ms/độ chia. Hãy nêu cách xác định tần số của sóng âm theo thí nghiệm này.

Lời giải:

Dựa vào đồ thị ta thấy được chu kì của dao động tương ứng vời 3 ô.

Nên $T= 3ms \Rightarrow f=\frac{1}{T}=\frac{1}{3.10^{-3}}=333,3Hz$