Bài 6: Các đặc trưng vật lí của sóng

Để thực hiện những mô phỏng, dự báo chính xác nhất về sóng thần, ta cần có những kiến thức vật lí liên quan đến hiện tượng sóng như: chu kì, tần số, tốc độ truyền sóng, năng lượng, cường độ sóng.

a) Sóng trên sợi dây là sóng ngang.

b) Khi có sóng truyền qua, các điểm trên dây dao động lên xuống quanh một vị trí cân bằng xác định. Xuất hiện những điểm dao động cực đại, gọi là đỉnh sóng.

Tham khảo:

a) Tại thời điểm t < T thì không có điểm nào dao động cùng trạng thái
Tại thời điểm t = T thì O và D có cùng trạng thái dao động
Tại thời điểm\(t=\dfrac{5T}{4}\), ngoài O và D thì có có thêm cặp A và E cùng trạng thái dao động
Tại thời điểm , có thêm cặp B và G.
Tại thời điểm , có thêm cặp C và H.
Tại thời điểm t = 2T , có thêm cặp D và K.
Tóm lại những điểm cách nhau một khoảng bằng 1 bước sóng thì dao động cùng pha.
b) Trạng thái dao động của điểm D với trạng thái dao động của nguồn O khi t ≥ T luôn luôn cùng pha.

- Tốc độ truyền sóng trong môi trường nhanh hay chậm không phụ thuộc tốc độ dao động tại chỗ của các phần tử môi trường.

- Tốc độ truyền sóng trong môi trường xác định thường là hằng số: 

Tốc độ dao động của phần tử môi trường là đại lượng biến thiên điều hoà theo thời gian:

Tham khảo:

Tốc độ truyền sóng âm trong chất rắn lớn hơn trong chất lỏng. Tốc độ truyền sóng âm trong chất lỏng lớn hơn trong chất khí.

Nguyên nhân: Môi trường càng đậm đặc (mật độ khối lượng lớn), tốc độ lan truyền tương tác giữa các phần tử của môi trường cảng lớn. Chẳng hạn trong chất khí, khoảng cách trung bình giữa các phần tử môi trường (nguyên tử hoặc phân tử) rất lớn so với kích thước của các phần tử nên tốc độ lan truyền tương tác nhỏ hơn tốc độ lan truyền tương tác giữa các phân tử của chất rắn.

Phao cầu cá nhỏ lên cao 6 lần trong 4 s tương ứng với 5T nên ta có T = 0,8 s

Khoảng cách giữa hai đỉnh sóng liên tiếp là: λ = v.T = 0,5.0,8 = 0,4m

Công suất bức xạ sóng ánh sáng của Mặt Trời: 

$P=I.4\pi r^{2}=1,37.10^{3}.4\pi.(1,50.10^{11})^{2}\approx3,874.10^{26} W$

Ta có: \(u=Acos\left(\dfrac{2\pi}{T}t-\dfrac{2\pi x}{\lambda}\right)\)

Khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất dao động cùng pha là λ và khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất dao động ngược pha là \(\dfrac{\lambda}{2}\)

Vì: \(AB=\dfrac{\lambda}{4}\)

Độ lệch pha của hai điểm là:

\(\Delta\varphi=\dfrac{2\pi}{\lambda}AB=\dfrac{2\pi}{\lambda}\cdot\dfrac{\lambda}{4}=\dfrac{2\pi}{4}=\dfrac{\pi}{2}\) rad

Hình 6.6a có một đoạn nằm ngang sau vị trí có toạ độ x₁ vì sóng chưa truyền đến điểm đó nên chưa thể biểu diễn được

Hình 6.6b có đường biểu diễn có một đoạn nằm ngang trước thời điểm t₁ vì khoảng thời gian đó sóng mới bắt đầu dao động chưa hiện đầy đủ thông tin của chu kì đầu tiên.