Giải SGK Vật Lí 11 Chân trời sáng tạo Bài 6: Các đặc trưng vật lí của sóng

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

c. Cường độ sóng

Luyện tập SGK Vật Lí 11 Chân trời sáng tạo Bài 6 (trang 43): Biết cường độ ánh sáng của Mặt Trời đo được tại Trái Đất là 1,37.103 W/m² và khoảng cách từ Mặt Trời đến Trái Đất là 1,50.1011 m. Hãy tính công suất bức xạ sóng ánh sáng của Mặt Trời.

Lời giải:

- Công suất bức xạ sóng ánh sáng của Mặt Trời: $P=I.S=I.4\pi r^{2}=1,37.10^{3}.4\pi .(1,5.10^{2})^{2}=3,87.10^{26}W$

2. Phương trình sóng

Câu hỏi 5 SGK Vật Lí 11 Chân trời sáng tạo Bài 6 (trang 44): Từ phương trình (6.6), xác định khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất dao động cùng pha và khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất dao động ngược pha (theo bước sóng).

Trả lời:

Câu hỏi 6 SGK Vật Lí 11 Chân trời sáng tạo Bài 6 (trang 44): Quan sát Hình 6.3, xác định độ lệch pha của hai điểm A và B trên cùng phương truyền sóng vào thời điểm $t=\frac{7T}{4}$

Trả lời:

Vì AB = $\frac{\lambda }{4}$ nên độ lệch pha của hai điểm này là $\Delta \varphi =\frac{2\pi }{\lambda }AB=\frac{2\pi }{\lambda }.\frac{\lambda }{4}=\frac{\pi }{2}rad$

Luyện tập SGK Vật Lí 11 Chân trời sáng tạo Bài 6 (trang 44): Giải thích vì sao ở Hình 6.6a, đường biểu diễn có một đoạn nằm ngang sau vị trí có toạ độ x1 và ở Hình 6.6b, đường biểu diễn có một đoạn nằm ngang trước thời điểm t1.

Lời giải:

- 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.

Vận dụng SGK Vật Lí 11 Chân trời sáng tạo Bài 6 (trang 44): Đề xuất phương án thí nghiệm và thực hiện thí nghiệm đơn giản để tạo ra sóng truyền trên một sợi dây và xác định các đại lượng đặc trưng của sóng như chu kì, tần số.

Lời giải:

- Dụng cụ: Máy phát âm tần, bộ rung, dây đàn hồi, khớp nối, lò xo, lực kế 5 N, ròng rọc, đế ba chân, trụ thép, dây nối.

- Thực hiện thí nghiệm như link video dưới đây: https://www.youtube.com/watch?v=0aYR4GG2Htg

- Dựa vào thông số trên máy phát âm tần ta xác định được tần số, chu kì, đếm số bụng sóng trên dây ta xác định được bước sóng, vận tốc sóng.

Bài tập

Bài tập 1 SGK Vật Lí 11 Chân trời sáng tạo Bài 6 (trang 45): Khi đi biển, các thuỷ thủ trên thuyền có thể sử dụng kĩ thuật sonar (một kĩ thuật phát ra sóng siêu âm) dùng để định vị hay điều hướng thuyền nhằm tránh các tảng đá ngầm hoặc phát hiện đàn cá (Hình 6P.1). Trong tự nhiên, nhiều loài động vật như dơi, cá heo cũng có thể phát ra sóng siêu âm để di chuyển và định vị con mồi. Kĩ thuật sonar sử dụng tính chất nào của sóng? Theo em, sóng siêu âm do các tàu thuyền phát ra có ảnh hưởng như thế nào đối với loài cá heo và cá voi?

Lời giải:

Kĩ thuật sonar sử dụng tính chất phản xạ của sóng.

Sóng siêu âm do các tàu thuyền phát ra có ảnh hưởng đến khả năng xác định vị trí, vật cản và quá trình giao tiếp của với loài cá heo và cá voi vì hai loài này sử dụng sóng siêu âm do chúng phát ra để xác định vị trí, phương hướng, kẻ thù và giao tiếp giữa đồng loại, nếu lạm dụng sóng siêu âm quá nhiều trong khu vực có nhiều cá heo và cá voi sẽ làm ảnh hưởng tới cuộc sống của chúng.

Bài tập 2 SGK Vật Lí 11 Chân trời sáng tạo Bài 6 (trang 45): Hai điểm gần nhất trên cùng phương truyền sóng dao động lệch pha nhau một góc $\frac{\pi }{2}$ cách nhau 60cm. Biết tốc độ truyền sóng là 330cm/s. Tìm độ lệch pha:

a) Giữa hai điểm trên cùng phương truyền sóng, cách nhau 360 cm tại cùng một thời điểm.

b) Tại cùng một điểm trên phương truyền sóng sau một khoảng thời gian là 0,1 s.

Lời giải:

a) Vì hai điểm gần nhất trên cùng phương truyền sóng dao động lệch pha nhau một góc $\frac{\pi }{2}$. Khoảng cách giữa hai điểm là 360cm = $\frac{3\lambda }{2}$ nên hai điểm này dao động ngược pha nhau độ lệch pha của chúng là π

b) Sau 0,1s sóng truyền được khoảng cách là 0,1.330 = 33m = $\frac{55\lambda }{4}$. Độ lệch pha là $\frac{3\pi }{4}$

Bài tập 3 SGK Vật Lí 11 Chân trời sáng tạo Bài 6 (trang 45): Một sóng truyền trên một dây rất dài có phương trình: 𝑢=10cos(2𝜋𝑡+0,01𝜋𝑥)

Trong đó u và x được tính bằng cm và t được tính bằng s. Hãy xác định:

a) Chu kì, tần số và biên độ sóng.

b) Bước sóng và tốc độ truyền sóng.

c) Giá trị của li độ u, tại điểm có x = 50 cm vào thời điểm t = 4 s.

Lời giải:

a) Từ phương trình đã cho đối chiếu với phương trình tổng quát $u=Acos(\frac{2\pi }{T}t-\frac{2\pi }{\lambda }x)$ ta có thể rút ra được các đại lượng sau:

$$\left\{\begin{matrix}A=10cm&\\\frac{2\pi}{T}=2\pi\Rightarrow T=1s\Rightarrow f=1Hz&\\\end{matrix}\right.$$

$b) \frac{2\pi }{\lambda }=0,01\pi \Rightarrow \lambda =200cm=2m\Rightarrow v=\lambda f=2.1=2m/s$

c) Giá trị của li độ u, tại điểm có x = 50 cm vào thời điểm t = 4 s: u=10cos(2π.4+0,01π.50)=0