Question

Trong thí nghiệm về giao thoa sóng nước, hai nguồn A và B cách nhau 8 cm, dao động điều hòa theo phương vuông góc mặt nước, cùng pha, cùng biên độ, cùng tần số 80Hz. Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là 40 cm/s. Ở mặt nước, gọi \(\Delta\) là đường trung trực của đoạn AB. Trên \(\Delta\) điểm M cách AB 3cm; điểm N dao động ngược pha với M và gần M nhất sẽ cách M một đoạn có giá trị ?

Answer 1

\(\lambda=\dfrac{v}{f}=\dfrac{40}{80}=0,5\left(cm\right)\)

\(\omega=2\pi f=2\pi.80=160\pi\left(rad\right)\)

Ta có:

\(MA=MB=\sqrt{3^2+4^2}=5\left(cm\right)\)

PT sóng tổng hợp tại M:

\(u_M=16cos\left(160\pi t-20\pi\right)\left(cm\right)\)

hay \(u_M=16cos\left(160\pi t\right)\left(cm\right)\)

Pt sóng tổng hợp tại N cách A một khoảng \(d\left(cm\right)\):

\(u_N=16cos\left(160\pi t-4\pi d\right)\left(cm\right)\)

Mà N dao động ngược pha với M nên:

\(4\pi d=\pi+k2\pi\left(k\in Z\right)\)

\(\Leftrightarrow d=\dfrac{1}{4}+\dfrac{k}{2}\left(cm\right)\left(d\ge4\right)\)

Để \(d_{\left(N;M\right)}min\) thì \(\left|3-\sqrt{d^2-4^2}\right|min\)\(\Rightarrow d=\dfrac{1}{4}+\dfrac{10}{2}=\dfrac{21}{4}\left(cm\right)\)

Khi đó \(d_{\left(N;M\right)}=\dfrac{-12+\sqrt{185}}{4}\approx0,4\left(cm\right)\)

 

Answer 2

Cách khác:

Dùng độ lệch pha dao động của hai điểm M và N.

Ta có: \(\lambda=\dfrac{v}{f}=\dfrac{40}{80}=0,5cm\)

Độ lệch pha dao động của hai điểm M và N trên trung trực của MN: \(\Delta\varphi=\dfrac{2\pi\left(d_2-d_1\right)}{\lambda}\)

M dao động cùng pha với N nên \(d_2-d_1=k\lambda\)

\(\Rightarrow d_2=3+0,5=3,5cm\)

\(MM_1=MH-M_1H=\left(8-3\right)-\sqrt{4^2-\left(3-0,5\right)^2}=1,88cm\)

\(MM_2=MH-M_2H=5-\sqrt{4^2-3,5^2}=3,06cm\)